以下、図面を参照して発明を実施するための実施形態について説明する。実施形態の物品保持装置は、例えば集積領域から保持した物品を所望領域まで移動させる装置であり、物品を保持する物品保持装置において荷役の実作業を行う。物品保持装置は、例えば物流センタなどで稼働する物流システムを構成する装置の一つであり、荷役に必要な各種の処理を行う。物品は、宅配物、小包、郵便物等を含む荷物、各種の部品や製品など、荷役の対象となり得る有形物である。物品は、物品そのものの他、その物品を梱包や包装した状態の有形物を含む。物品の態様（形状、大きさ、重量、材質など）は、一律ではなく多種多様である場合を想定するが、一律であってもよい。物品には、その材質（梱包状態や包装状態を含む）として、形態が自由に変形しない物品（以下、箱物という）と、形態が自由に変形する物品（以下、柔軟物という）の双方が含まれる。荷役には、荷降ろし、荷積み、仕分けなどのような移動を伴う物品に対する各種の作業が含まれる。
Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. The article holding device of the embodiment is, for example, a device that moves articles held from a stacking area to a desired area, and the article holding device that holds the articles performs actual cargo handling work. An article holding device is one of devices that constitute a physical distribution system that operates, for example, in a distribution center, and performs various processes necessary for cargo handling. Articles are tangible objects that can be handled, such as parcels, parcels, postal items, and various parts and products. Goods include not only the goods themselves but also tangible objects in which the goods are packed or wrapped. The aspect (shape, size, weight, material, etc.) of the article is assumed to be not uniform but diverse, but may be uniform. Goods include both goods whose shape does not change freely (hereinafter referred to as "box goods") and goods whose shape can change freely (hereinafter referred to as "flexible goods") in terms of their materials (including packaging and packaging). included. Cargo handling includes various operations on moving goods such as unloading, loading, and sorting.
箱物は、荷役作業中に自重により変形せず、一定の形態を保つ。例えば、各面が平坦の段ボールなどの梱包容器に収容された箱状の物である。梱包容器は、六面体に限らず、六面体の特定の角や辺が平面とされている多面体も含む。これに対し、柔軟物は、荷役作業中に自重により変形し、形態を変える。例えば、ビニールフィルムや包装紙などで包装された衣類や食品類のように比較的軽量な扁平の物であるが、これらに限定されない。
Boxes do not deform due to their own weight during cargo handling work and maintain a fixed shape. For example, it is a box-shaped object housed in a packing container such as corrugated cardboard with flat sides. The packaging container is not limited to a hexahedron, and includes a polyhedron in which specific corners and sides of the hexahedron are flat. On the other hand, a flexible object deforms due to its own weight during cargo handling work and changes its shape. Examples include, but are not limited to, relatively light and flat objects such as clothing and foods wrapped in vinyl film or wrapping paper.
図１を用いて実施形態に係る物品保持装置１について説明する。図１は、実施形態に係る物品保持装置１の概略構成の一例を示す上面図である。図２は、実施形態に係る物品保持装置１が物品を保持した際の概略構成の一例を示す側面図である。図１及び図２に示すように、実施形態に係る物品保持装置１は、検出装置２と、アーム機構３と、制御装置４と、保持機構６を備える。
An article holding device 1 according to an embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a top view showing an example of a schematic configuration of an article holding device 1 according to an embodiment. FIG. 2 is a side view showing an example of a schematic configuration when the article holding device 1 according to the embodiment holds an article. As shown in FIGS. 1 and 2, an article holding device 1 according to the embodiment includes a detection device 2, an arm mechanism 3, a control device 4, and a holding mechanism 6. As shown in FIGS.
検出装置２は、集積領域１１から所望の領域（以下、移動先領域という）１２への物品５の移動を制御するために必要な各種の検出を行い、検出結果（取得データ）を制御装置４に与える。集積領域１１は、例えば荷降ろしされた各種の物品５が次工程に搬送される前に一時的に集積される領域である。集積領域１１の物品５は、整然と集積されていてもよいし、ばら積みされていてもよく、一つ一つ単体で載置されていてもよい。移動先領域１２は、例えば物品５を仕分工程や組立工程などに搬送するための領域である。集積領域１１および移動先領域１２は、例えば箱、ケージ、棚などの物品５を収容する什器、ベルトコンベアやローラコンベア、台車などの搬送装置、仕分けや組み立てなどの作業台である。図１には、集積領域１１として作業台、移動先領域１２としてベルトコンベアのセルを適用した例を示す。
The detection device 2 performs various detections necessary to control the movement of the articles 5 from the stacking area 11 to a desired area (hereinafter referred to as a destination area) 12, and outputs detection results (acquired data) to the control device 4. give to The stacking area 11 is, for example, an area where various unloaded articles 5 are temporarily stacked before being transported to the next process. The articles 5 in the accumulation area 11 may be neatly accumulated, may be piled in bulk, or may be placed individually. The destination area 12 is, for example, an area for transporting the articles 5 to a sorting process, an assembly process, or the like. The stacking area 11 and the destination area 12 are, for example, fixtures such as boxes, cages, and shelves for storing the articles 5, conveyors such as belt conveyors, roller conveyors, and carts, and workbenches for sorting and assembly. FIG. 1 shows an example in which a workbench is applied as the stacking area 11 and a belt conveyor cell is applied as the destination area 12 .
検出装置２は、集積領域１１における物品群５ｓの集積態様を検出する。物品群５ｓは、集積領域１１に集積されている物品５の集合体であるが、集積されている物品５が一つのみである場合も含めて規定される。集積されている物品５が一つのみである場合には、例えば集積された物品５が当初から一つのみである場合のほか、複数の物品５が一つずつ集積領域１１から移動先領域１２に順次移動され、最終的に一つになっている（移動されていない物品５が一つだけ残っている）場合などが含まれる。
The detection device 2 detects the stacking mode of the article group 5 s in the stacking area 11 . The article group 5s is a collection of articles 5 accumulated in the accumulation area 11, and is defined including the case where only one article 5 is accumulated. When only one article 5 is accumulated, for example, when there is only one article 5 from the beginning, a plurality of articles 5 move from the accumulation area 11 to the destination area 12 one by one. , and eventually become one (only one article 5 that has not been moved remains).
物品群５ｓの集積態様は、例えば集積された各物品５の位置、輪郭、大きさ、向き、姿勢、重なり、境界、材質などの態様である。これらの集積態様を検出するべく、本実施形態では、検出装置２としてＲＧＢカメラ及び距離センサを適用している。ＲＧＢカメラは、集積領域１１に集積された物品群５ｓのカラー画像を撮像する。したがって、ＲＧＢカメラは、集積領域１１が画角内に収まり、ピントを合わせられる所定位置に配置されている。距離センサは、距離センサから集積領域１１に集積された物品群５ｓまでの距離を示す距離情報を取得する。例えば、集積領域１１を区画するフレームや物流センタの建屋の天井や壁面、あるいはアーム機構３、後述する保持機構６の本体部６１などの任意の位置に、ＲＧＢカメラ及び距離センサは配置可能である。これにより、ＲＧＢカメラ及び距離センサは、物品群５ｓの集積態様を捉え、物品群５ｓの集積態様を把握可能とされている。ただし、検出装置２には、ＲＧＢカメラ及び距離センサに代えてもしくは加えて、３Ｄカメラ、複数の２Ｄカメラ、分光カメラ、光学センサなどを適用してもよい。検出装置２は、検出結果、一例としてＲＧＢカメラが撮像した画像のデータ及び距離センサから取得した距離情報を制御装置４に送信する。
The accumulation mode of the article group 5s is, for example, the position, contour, size, orientation, orientation, overlap, boundary, material, etc. of each article 5 accumulated. In this embodiment, an RGB camera and a distance sensor are applied as the detection device 2 in order to detect these accumulation modes. The RGB camera takes a color image of the article group 5 s accumulated in the accumulation area 11 . Therefore, the RGB camera is arranged at a predetermined position where the integrated area 11 is within the angle of view and can be focused. The distance sensor acquires distance information indicating the distance from the distance sensor to the article group 5 s stacked in the stacking area 11 . For example, the RGB camera and the distance sensor can be placed at arbitrary positions such as the frame that partitions the stacking area 11, the ceiling or wall of the building of the distribution center, the arm mechanism 3, or the main body 61 of the holding mechanism 6, which will be described later. . As a result, the RGB camera and the distance sensor can capture the stacking mode of the article group 5s and grasp the stacking mode of the article group 5s. However, a 3D camera, a plurality of 2D cameras, a spectral camera, an optical sensor, or the like may be applied to the detection device 2 instead of or in addition to the RGB camera and distance sensor. The detection device 2 transmits to the control device 4 the detection result, for example, the data of the image captured by the RGB camera and the distance information acquired from the distance sensor.
アーム機構３は、保持機構６を移動及び回動させる。例えば、アーム機構３は、物品保持装置１において物品５を移動及び回動させる装置であり、集積領域１１から物品５をピッキングし、移動先領域１２に移動させ、必要に応じて回動させる。図１及び図２に示すように、アーム機構３は、基台部３１と、移動機構３２と、回動機構３３と、力覚センサ３４と、を備え、移動機構３２が基台部３１に対して変位するいわゆるピッキングロボットである。ただし、アーム機構３は、スカラロボット（水平多関節ロボット）、ＸＹＺステージ、直動アクチュエータ、あるいはこれらとの組み合わせなどとすることも可能であり、物品５の移動範囲に応じた可動範囲を有し、保持機構６を回動可能であり、保持機構６にかかるモーメントを取得することが可能な物品保持装置を適用すればよい。
The arm mechanism 3 moves and rotates the holding mechanism 6 . For example, the arm mechanism 3 is a device that moves and rotates the article 5 in the article holding device 1, picks the article 5 from the stacking area 11, moves it to the destination area 12, and rotates it as necessary. As shown in FIGS. 1 and 2, the arm mechanism 3 includes a base portion 31, a moving mechanism 32, a rotating mechanism 33, and a force sensor 34. The moving mechanism 32 is attached to the base portion 31. It is a so-called picking robot that displaces against the object. However, the arm mechanism 3 can also be a SCARA robot (horizontal articulated robot), an XYZ stage, a linear motion actuator, or a combination thereof, and has a movable range corresponding to the movement range of the article 5. , an article holding device capable of rotating the holding mechanism 6 and acquiring the moment applied to the holding mechanism 6 may be applied.
基台部３１は、例えば物流センタの建屋の床面に位置決め固定される。ただし、基台部３１は、このように位置決め固定されることなく、床面に対して移動可能となっていてもよい。例えば、床面に敷設したガイドレールなどに沿って基台部３１をスライド可能に支持する構成、リニアステージや自走台車に載置した構成などとしてもよい。これにより、アーム機構３を床面に対して必要に応じて移動させることが可能となる。
The base unit 31 is positioned and fixed to, for example, the floor surface of the building of the distribution center. However, the base portion 31 may be movable with respect to the floor without being positioned and fixed in this manner. For example, a configuration in which the base portion 31 is slidably supported along a guide rail laid on the floor or a configuration in which the base portion 31 is placed on a linear stage or a self-propelled carriage may be employed. This makes it possible to move the arm mechanism 3 with respect to the floor as needed.
移動機構３２は、保持機構６を移動させる。例えば、移動機構３２は、基台部３１との接続部位である基端から他方の先端まで、複数の関節部で連結されて伸長している。移動機構３２は、関節部によって複数に細分され、各部分が関節部において所定の軸（関節軸）まわりに回動する。これにより、移動機構３２は、基台部３１に対して所望の姿勢とされ、所定範囲内において自由に変位（動作）する。所定範囲（つまり、可動範囲）には、物品５の集積領域１１および物品５の移動先である移動先領域１２が含まれる。したがって、移動機構３２の各部分を軸まわりに任意の角速度や角加速度で回動させることで、移動機構３２を集積領域１１および移動先領域１２に対して変位させることが可能となる。なお、関節部および軸の数は、移動機構３２に要求される動作精度や可動範囲などに応じて任意に設定すればよい。
The moving mechanism 32 moves the holding mechanism 6 . For example, the movement mechanism 32 extends from a base end, which is a connection part with the base part 31 , to the other tip end, being connected by a plurality of joint parts. The movement mechanism 32 is subdivided into a plurality of parts by joints, and each part rotates around a predetermined axis (joint axis) at the joints. As a result, the moving mechanism 32 is placed in a desired posture with respect to the base 31 and is freely displaced (operated) within a predetermined range. The predetermined range (that is, movable range) includes an accumulation area 11 for the articles 5 and a destination area 12 to which the articles 5 are moved. Therefore, it is possible to displace the moving mechanism 32 with respect to the stacking area 11 and the destination area 12 by rotating each part of the moving mechanism 32 around the axis at an arbitrary angular velocity or angular acceleration. The number of joints and axes may be arbitrarily set according to the operational accuracy and movable range required for the moving mechanism 32 .
回動機構３３は、保持機構６を回動させる。例えば、回動機構３３は、移動機構３２の先端（アーム先端部３２ａ）に取り付けられており、物品５を解放可能に保持する保持機構６を備える。保持は、例えば吸着、挟持など、物品５の保持態様全般を包含する概念として規定される。本実施形態では一例として、回動機構３３は、エアによって物品５の吸着と解放を行う。これにより、回動機構３３は、集積領域１１から物品５を保持機構６で吸着し、吸着した物品５を移動先領域１２で解放することで、物品５を集積領域１１から移動先領域１２へ移動させることが可能とされている。また、回動機構３３は、移動機構３２の先端を中心に保持機構６を回動させる。これにより、回動機構３３は、保持機構６が保持する物品の姿勢を変えることができる。なお、回動機構３３は、移動機構３２又は保持機構６の一部として構成されてもよい。
The rotating mechanism 33 rotates the holding mechanism 6 . For example, the rotating mechanism 33 is attached to the tip (arm tip 32a) of the moving mechanism 32 and includes a holding mechanism 6 that holds the article 5 in a releasable manner. “Holding” is defined as a concept that encompasses all manners of holding the article 5, such as adsorption and pinching. In this embodiment, as an example, the rotation mechanism 33 adsorbs and releases the article 5 by air. As a result, the rotation mechanism 33 sucks the article 5 from the stacking area 11 by the holding mechanism 6 and releases the sucked article 5 in the destination area 12 , thereby moving the item 5 from the stacking area 11 to the destination area 12 . It is possible to move. Further, the rotating mechanism 33 rotates the holding mechanism 6 around the tip of the moving mechanism 32 . Thereby, the rotation mechanism 33 can change the posture of the article held by the holding mechanism 6 . Note that the rotating mechanism 33 may be configured as part of the moving mechanism 32 or the holding mechanism 6 .
保持機構６は、物品を保持する。例えば、保持機構６は、本体部６１と、吸着パッド６２（保持部）と、を備える。保持機構６は、真空発生器や、コンプレッサ、電磁弁、圧力センサ、配管など物品を真空吸着するための機構を含む。これにより、アーム機構３は、集積領域１１から物品５を保持機構６で保持（具体的には吸着パッド６２で吸着）し、保持した物品５を移動先領域１２で解放することで、物品５を集積領域１１から移動先領域１２へ移動させることが可能とされている。
A holding mechanism 6 holds an article. For example, the holding mechanism 6 includes a body portion 61 and a suction pad 62 (holding portion). The holding mechanism 6 includes a vacuum generator, a compressor, a solenoid valve, a pressure sensor, a pipe, and other mechanisms for vacuum-adsorbing an article. As a result, the arm mechanism 3 holds the article 5 from the stacking area 11 with the holding mechanism 6 (more specifically, with the suction pad 62 ) and releases the held article 5 in the movement destination area 12 . can be moved from the accumulation area 11 to the destination area 12 .
本体部６１は、アーム先端部３２ａに取り付けられ、保持機構６の各構成部材を支持する。本体部６１は、真空吸着に必要な配管、バルブ等を含む。本体部６１の形態は、移動機構３２の動作に支障がなければ特に限定されず、箱体や枠体などであればよい。本体部６１は、保持機構６の各構成部材を支持可能な剛性を有する金属製であればよいが、必要な剛性を有していれば樹脂製などでも構わない。
The body portion 61 is attached to the arm tip portion 32 a and supports each component of the holding mechanism 6 . The body portion 61 includes piping, valves, and the like necessary for vacuum adsorption. The form of the main body 61 is not particularly limited as long as it does not hinder the operation of the moving mechanism 32, and may be a box or frame. The body portion 61 may be made of metal having rigidity capable of supporting each component of the holding mechanism 6, but may be made of resin or the like as long as it has necessary rigidity.
吸着パッド６２は、容易に変形可能な素材、例えばシリコーンやポリ塩化ビニルなどの低硬度のゴム素材で形成されている。一例として、吸着パッド６２の剛性は、箱物よりも低く、柔軟物よりも高ければよいが、柔軟物より低くてもよい。吸着パッド６２は、本体部６１の内部に設けられた配管及びバルブ、保持機構６の外部に設けられた排気装置等の不図示の排気系と接続される。一つの吸着パッド６２は、他の吸着パッドとは独立して排気可能である。なお、吸着パッド６２の数及び位置は、特に限定されない。本実施形態では一例として、吸着パッド６２が正方形に四つ配置されている場合を想定するが、単数であっても構わない。
The suction pad 62 is made of an easily deformable material such as a low-hardness rubber material such as silicone or polyvinyl chloride. As an example, the rigidity of the suction pad 62 may be lower than that of a box and higher than that of a flexible object, but may be lower than that of a flexible object. The suction pad 62 is connected to an exhaust system (not shown) such as a pipe and a valve provided inside the main body 61 and an exhaust device provided outside the holding mechanism 6 . One suction pad 62 can be evacuated independently of other suction pads. Note that the number and positions of the suction pads 62 are not particularly limited. In this embodiment, as an example, it is assumed that four suction pads 62 are arranged in a square.
力覚センサ３４は、保持機構６にかかるモーメントを取得する。例えば、力覚センサ３４は、保持機構６にかかるＸＹＺ軸方向にかかる力と、ＸＹＺ軸それぞれを中心とするモーメントの値を取得するセンサである。直方体状の物品５を鉛直上方から吸着する場合、制御装置４は、吸着パッド６２を物品５に吸着させ、アーム機構３により物品５を所定距離だけ移動させる。力覚センサ３４は、この時に保持機構６にかかるモーメントを取得し、制御装置４に送信する。力覚センサ３４の各軸で検出される応力の測定値は、物品５の重量によって変動する。力覚センサ３４の各軸の測定値は、物品５の重量が大きくなるほど大きくなる。また、物品３Ｄの重心とピッキング位置とが水平方向にずれている場合、物品３Ｄを所定距離持ち上げた時の力覚センサ３４の測定値は、複数の軸で差が生じる。具体的には、物品３Ｄの重心とピッキング位置とのズレは、水平方向を軸とするモーメントとして力覚センサ３４の測定値に現れる。
The force sensor 34 acquires the moment applied to the holding mechanism 6 . For example, the force sensor 34 is a sensor that acquires the value of the force applied to the holding mechanism 6 in the XYZ-axis directions and the value of the moment about each of the XYZ-axes. When sucking the rectangular parallelepiped article 5 from above, the controller 4 causes the suction pad 62 to suck the article 5, and moves the article 5 by the arm mechanism 3 by a predetermined distance. The force sensor 34 acquires the moment applied to the holding mechanism 6 at this time and transmits it to the control device 4 . The measured value of the stress detected on each axis of the force sensor 34 fluctuates depending on the weight of the article 5 . The measured value of each axis of the force sensor 34 increases as the weight of the article 5 increases. Further, when the center of gravity of the article 3D and the picking position are displaced in the horizontal direction, the measurement values of the force sensor 34 when the article 3D is lifted by a predetermined distance have differences in a plurality of axes. Specifically, the deviation between the center of gravity of the article 3D and the picking position appears in the measurement value of the force sensor 34 as a moment about the horizontal direction.
物品移動処理を開始する場合、アーム機構３および保持機構６は、それぞれ初期状態とされている。アーム機構３の初期状態は、移動機構３２が基準位置に位置付けられた状態である。基準位置は、例えば集積領域１１および移動先領域１２のいずれとも移動機構３２が干渉しない位置である。保持機構６の初期状態は、吸着パッド６２の内部が大気開放（真空破壊）された状態である。
When starting the article moving process, the arm mechanism 3 and the holding mechanism 6 are in their initial states. The initial state of the arm mechanism 3 is a state in which the moving mechanism 32 is positioned at the reference position. The reference position is, for example, a position where the moving mechanism 32 does not interfere with either the stacking area 11 or the destination area 12 . The initial state of the holding mechanism 6 is a state in which the inside of the suction pad 62 is opened to the atmosphere (vacuum broken).
図３は、実施形態に係る物品保持装置１の装置構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置４は、プロセッサ３０１（制御部）と、ＲＯＭ３０２（ｒｅａｄ－ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＡＭ３０３（ｒａｎｄｏｍ－ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）と、補助記憶デバイス３０４（記憶部）と、ロボットインタフェース３０５（通信部）と、センサインタフェース３０６と、を有している。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the device configuration of the article holding device 1 according to the embodiment. As shown in FIG. 3, the control device 4 includes a processor 301 (control unit), a ROM 302 (read-only memory), a RAM 303 (random-access memory), an auxiliary storage device 304 (storage unit), and a robot interface. 305 (communication unit) and a sensor interface 306 .
プロセッサ３０１は、物品保持装置１の処理に必要な演算及び制御などの処理を行うコンピュータの中枢部分に相当し、物品保持装置１全体を統合的に制御する。プロセッサ３０１は、ＲＯＭ３０２又は補助記憶デバイス３０４などに記憶されたシステムソフトウェア、アプリケーションソフトウェア又はファームウェアなどのプログラムに基づいて、物品保持装置１の各種の機能を実現するべく制御を実行する。プロセッサ３０１は、例えば、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（ｍｉｃｒｏ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、又はＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）である。あるいは、プロセッサ３０１は、これらのうちの複数を組み合わせたものである。
The processor 301 corresponds to a central portion of a computer that performs processing such as calculation and control required for processing of the article holding device 1, and controls the entire article holding device 1 in an integrated manner. The processor 301 executes control to implement various functions of the article holding apparatus 1 based on programs such as system software, application software, or firmware stored in the ROM 302, auxiliary storage device 304, or the like. The processor 301 is, for example, a CPU (central processing unit), an MPU (micro processing unit), or a DSP (digital signal processor). Alternatively, processor 301 is a combination of several of these.
ＲＯＭ３０２は、プロセッサ３０１を中枢とするコンピュータの主記憶装置に相当する。ＲＯＭ３０２は、専らデータの読み出しに用いられる不揮発性メモリである。ＲＯＭ３０２は、上記のプログラムを記憶する。また、ＲＯＭ３０２は、プロセッサ３０１が各種の処理を行う上で使用するデータ又は各種の設定値などを記憶する。
A ROM 302 corresponds to a main storage device of a computer centered on the processor 301 . A ROM 302 is a non-volatile memory exclusively used for reading data. ROM 302 stores the above program. In addition, the ROM 302 stores data or various setting values used by the processor 301 to perform various processes.
ＲＡＭ３０３は、プロセッサ３０１を中枢とするコンピュータの主記憶装置に相当する。ＲＡＭ３０３は、データの読み書きに用いられるメモリである。ＲＡＭ３０３は、プロセッサ３０１が各種の処理を行う上で一時的に使用するデータを記憶しておく、いわゆるワークエリアなどとして利用される。
A RAM 303 corresponds to a main storage device of a computer centered on the processor 301 . A RAM 303 is a memory used for reading and writing data. The RAM 303 is used as a so-called work area for storing data temporarily used when the processor 301 performs various processes.
補助記憶デバイス３０４は、プロセッサ３０１を中枢とするコンピュータの補助記憶装置に相当する。補助記憶デバイス３０４は、例えばＥＥＰＲＯＭ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ－ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）（登録商標）、ＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｒｉｖｅ）などである。補助記憶デバイス３０４は、上記のプログラムを記憶する場合もある。また、補助記憶デバイス３０４は、プロセッサ３０１が各種の処理を行う上で使用するデータ、プロセッサ３０１での処理によって生成されたデータ又は各種の設定値などを保存する。補助記憶デバイス３０４は、吸着パッド６２の数及び位置に基づいて算出されるモーメントの方向毎の大きさを示す限界範囲Ｌ（所定の範囲）を記憶する。限界範囲Ｌは、プロセッサ３０１が力覚センサ３４から取得したモーメントに基づいてアーム機構３を回動又は減速させるか否かを判定するための範囲を示す。本実施形態の一例として、限界範囲Ｌは、保持機構６が物品を保持した状態で、アーム機構３が保持機構６を移動させた際にかかるモーメントによって保持機構６から物品が落下する値を示す範囲である。
Auxiliary storage device 304 corresponds to an auxiliary storage device of a computer centered on processor 301 . The auxiliary storage device 304 is, for example, an EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory) (registered trademark), a HDD (hard disk drive), or an SSD (solid state drive). Auxiliary storage device 304 may store the above program. Further, the auxiliary storage device 304 stores data used by the processor 301 in performing various processes, data generated by the processes performed by the processor 301, various setting values, and the like. The auxiliary storage device 304 stores a limit range L (predetermined range) indicating the magnitude of the moment in each direction calculated based on the number and positions of the suction pads 62 . A limit range L indicates a range for the processor 301 to determine whether to rotate or decelerate the arm mechanism 3 based on the moment acquired from the force sensor 34 . As an example of this embodiment, the limit range L indicates the value at which the article falls from the holding mechanism 6 due to the moment applied when the arm mechanism 3 moves the holding mechanism 6 while the holding mechanism 6 holds the article. Range.
ここで、図４を用いて、限界範囲Ｌについて説明する。図４は、実施形態に係る物品保持装置１が備える保持機構６と限界範囲Ｌの一例を示す模式図である。限界範囲Ｌは、アーム機構３が保持機構６を回動させる軸に垂直な面（Ｘ－Ｙ平面）に仮想的に示される領域を示す範囲である。保持機構６に保持された物品５は、力覚センサ３４から取得されたモーメントの方向と大きさが限界範囲Ｌの領域よりも外側である場合に、保持機構６から落下する。限界範囲Ｌは、吸着パッド６２の数及び位置等によって定まる。本実施形態では、４つの吸着パッド６２が正方形に並べられた保持機構６を用いており、図４（ａ）に示すような限界範囲Ｌの領域を用いる。同一の方向に並ぶ吸着パッド６２の数が多いほど、その方向に対するモーメントの許容値が大きくなる。プロセッサ３０１は、力覚センサ３４から取得したモーメントと限界範囲Ｌに基づいて、アーム機構３を制御する。
Here, the limit range L will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the holding mechanism 6 and the limit range L provided in the article holding device 1 according to the embodiment. The limit range L is a range representing a virtual area on a plane (XY plane) perpendicular to the axis on which the arm mechanism 3 rotates the holding mechanism 6 . The article 5 held by the holding mechanism 6 falls from the holding mechanism 6 when the direction and magnitude of the moment obtained from the force sensor 34 are outside the limit range L region. The limit range L is determined by the number and positions of the suction pads 62 and the like. In this embodiment, the holding mechanism 6 in which four suction pads 62 are arranged in a square is used, and the area of the limit range L as shown in FIG. 4(a) is used. As the number of suction pads 62 arranged in the same direction increases, the permissible value of the moment in that direction increases. The processor 301 controls the arm mechanism 3 based on the moment and the limit range L obtained from the force sensor 34 .
なお、保持機構６が備える吸着パッド６２の数及び位置は特定の構成に限定されない。例えば、図４（ｂ）のように６つの吸着パッド６２が並べられた保持機構６‘では、限界範囲Ｌ’のような領域を示す。また、限界範囲Ｌは、吸着パッド６２の吸着力、物品５及び吸着パッド６２の材質、物品保持装置１が設置される場所の温度又は湿度によっても変化するようにしてもよい。本実施形態で用いる限界範囲Ｌは、吸着パッド６２の数及び位置によって定義される。本実施形態では、吸着パッド６２の吸着力、物品保持装置１が設置される場所の温度及び湿度は一定とし、物品５及び吸着パッド６２の材質を含め、限界範囲Ｌに影響を与えないものとする。
The number and positions of the suction pads 62 included in the holding mechanism 6 are not limited to a specific configuration. For example, a holding mechanism 6' in which six suction pads 62 are arranged as shown in FIG. Also, the limit range L may be changed depending on the suction force of the suction pad 62, the material of the article 5 and the suction pad 62, and the temperature or humidity of the place where the article holding device 1 is installed. The limit range L used in this embodiment is defined by the number and positions of the suction pads 62 . In this embodiment, the suction force of the suction pad 62 and the temperature and humidity of the place where the article holding device 1 is installed are constant, and the limit range L including the materials of the article 5 and the suction pad 62 is not affected. do.
また、限界範囲Ｌは、保持機構６が物品５を保持した状態で、アーム機構３が保持機構６を移動させた際にかかるモーメントによって保持機構６から物品５が落下するモーメントよりも小さい値を示す範囲であってもよい。さらに、限界範囲Ｌは、物品保持装置１が設置される場所を基準に仮想的に示してもよいし、基準面に垂直な軸を加えた３次元空間に仮想的に示した領域であってもよい。
Further, the limit range L is a value smaller than the moment when the article 5 drops from the holding mechanism 6 due to the moment applied when the arm mechanism 3 moves the holding mechanism 6 while the article 5 is held by the holding mechanism 6. It may be within the indicated range. Furthermore, the limit range L may be indicated virtually based on the location where the article holding device 1 is installed, or may be an area indicated virtually in a three-dimensional space with an axis perpendicular to the reference plane added. good too.
ＲＯＭ３０２又は補助記憶デバイス３０４に記憶されるプログラムは、物品保持装置１を制御するためのプログラムを含む。一例として、物品保持装置１は、当該プログラムがＲＯＭ３０２又は補助記憶デバイス３０４に記憶された状態で物品保持装置１の管理者などへと譲渡される。しかしながら、物品保持装置１は、当該プログラムがＲＯＭ３０２又は補助記憶デバイス３０４に記憶されない状態で当該管理者などに譲渡されても良い。そして、物品５を保持するためのプログラムが別途に当該管理者などへと譲渡され、当該管理者又はサービスマンなどによる操作の下に補助記憶デバイス３０４へ書き込まれても良い。このときのプログラムの譲渡は、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク又は半導体メモリなどのようなリムーバブルな記憶媒体に記録して、あるいはネットワークなどを介したダウンロードにより実現できる。
Programs stored in the ROM 302 or the auxiliary storage device 304 include programs for controlling the article holding apparatus 1 . As an example, the article holding apparatus 1 is transferred to an administrator of the article holding apparatus 1 with the program stored in the ROM 302 or the auxiliary storage device 304 . However, the article holding apparatus 1 may be transferred to the manager or the like without the program stored in the ROM 302 or the auxiliary storage device 304 . Then, the program for holding the article 5 may be separately transferred to the administrator or the like, and written to the auxiliary storage device 304 under the operation of the administrator or the serviceman. Transfer of the program at this time can be realized by recording it on a removable storage medium such as a magnetic disk, magneto-optical disk, optical disk, or semiconductor memory, or by downloading it via a network or the like.
ロボットインタフェース３０５は、ネットワークなどを介して他の装置と有線又は無線で通信し、他の装置から送信される各種情報を受信し、また、他の装置に各種情報を送信するためのインタフェースである。例えば、プロセッサ３０１は、ロボットインタフェース３０５を介してアーム機構３に制御命令を送信する。また、プロセッサ３０１は、ロボットインタフェース３０５を介して保持機構６に制御命令を送信する。
The robot interface 305 is an interface for communicating with other devices via a network or the like by wire or wirelessly, receiving various information transmitted from other devices, and transmitting various information to other devices. . For example, the processor 301 sends control instructions to the arm mechanism 3 via the robot interface 305. The processor 301 also sends control commands to the holding mechanism 6 via the robot interface 305 .
センサインタフェース３０６は、種々のセンサと有線又は無線で通信し、種々のセンサが取得した情報を受信し、種々のセンサに各種情報を送信するためのインタフェースである。例えば、プロセッサ３０１は、センサインタフェース３０６を介して検出装置２から物品情報を取得する。また、プロセッサ３０１は、センサインタフェース３０６を介して力覚センサ３４からモーメントを取得する。
The sensor interface 306 is an interface for communicating with various sensors by wire or wirelessly, receiving information acquired by the various sensors, and transmitting various information to the various sensors. For example, the processor 301 acquires article information from the detection device 2 via the sensor interface 306 . Also, the processor 301 acquires the moment from the force sensor 34 via the sensor interface 306 .
プロセッサ３０１は、物品情報を取得する。例えば、プロセッサ３０１は、センサインタフェース３０６を介して検出装置２から取得した検出結果（一例として画像データ）を解析し、物品群５ｓの集積態様を解析する。具体的には、物品群５ｓの集積態様を示す画像データ及び距離情報を解析し、集積された各物品５の位置、輪郭、大きさ、向き、姿勢、重なり、境界、材質などをそれぞれ特定するための情報（解析データ）を出力する。
The processor 301 acquires article information. For example, the processor 301 analyzes the detection result (image data as an example) obtained from the detection device 2 via the sensor interface 306, and analyzes the stacking mode of the article group 5s. Specifically, the image data and distance information indicating the stacking mode of the item group 5s are analyzed, and the position, outline, size, orientation, attitude, overlap, boundary, material, etc. of each item 5 are specified. output information (analysis data) for
画像データ及び距離情報の解析方法としては、例えばＲＧＢ各色の強さ、色相、彩度、明度などの値を閾値判定し、その境界線（エッジ）がなす形状に基づいて物品５の輪郭や境界を判定する手法などが適用可能である。物品群５ｓにおける物品５の切り分け（後述する選択物品の特定）手法としては、例えばエッジが閉曲線をなす場合、その閉曲線の内部を一つの物品５とする手法などが適用可能である。また、切り分けた物品５の形状、位置、姿勢の解析（判定）手法としては、閉曲線内の画像をデータベース（マスタデータ）内の物品データと照合する手法などが適用可能である。また、例えば検出装置２として３Ｄカメラを適用した場合、取得した点群データを解析することで、物品群５ｓにおける物品５の切り分けと、切り分けた物品５の形状、位置、姿勢を判定することが可能である。プロセッサ３０１は、付与された物品群５ｓの集積態様の解析データに基づいて、物品群５ｓの中から保持する物品５を選択する（詳細は後述）。
As a method of analyzing the image data and the distance information, for example, values such as the intensity, hue, saturation, and brightness of each RGB color are threshold-judged, and the outline and boundary of the article 5 are determined based on the shape formed by the boundary line (edge). can be applied. As a method for dividing the articles 5 in the article group 5s (specifying the selected article to be described later), for example, when the edge forms a closed curve, a technique for making the inside of the closed curve into one article 5 can be applied. Also, as a technique for analyzing (determining) the shape, position, and orientation of the cut article 5, a technique for collating an image within a closed curve with article data in a database (master data) can be applied. Further, for example, when a 3D camera is applied as the detection device 2, by analyzing the acquired point cloud data, it is possible to divide the article 5 in the article group 5s and determine the shape, position, and orientation of the cut article 5. It is possible. The processor 301 selects the article 5 to be held from the article group 5s based on the provided analysis data of the accumulation mode of the article group 5s (details will be described later).
プロセッサ３０１は、解析した解析データに基づいて、物品存否条件を判定する。物品存否条件は、集積領域１１に物品５が集積されているか否かを判定するための条件である。例えば、解析データとして、物品５の態様を具体的に示す何らかのデータが出力されている場合、プロセッサ３０１は、集積領域１１には少なくとも一つ以上の物品５が存在しており、物品存否条件が成立すると判定する。これに対し、解析データとして、物品５の態様を具体的に示す何らのデータも出力されていない場合、プロセッサ３０１は、集積領域１１には、物品５が存在しておらず、物品存否条件が成立しないと判定する。この場合、プロセッサ３０１には、例えば集積領域１１である作業台などの画像の解析データのみが解析結果として出力されている。物品存否条件が成立しない場合、プロセッサ３０１は、アーム機構３および保持機構６の動作計画を策定することなく、物品移動処理を終了する。
The processor 301 determines an article presence/absence condition based on the analyzed analysis data. The article presence/absence condition is a condition for determining whether or not articles 5 are accumulated in the accumulation area 11 . For example, when some data specifically indicating the mode of the article 5 is output as the analysis data, the processor 301 determines that at least one or more articles 5 exist in the stacking area 11 and the article presence/absence condition is Determined to be established. On the other hand, if no data specifically indicating the mode of the article 5 is output as the analysis data, the processor 301 determines that the article 5 does not exist in the stacking area 11 and the article presence/absence condition is It is determined that it does not hold. In this case, only the analysis data of the image of the workbench which is the stacking area 11, for example, is output to the processor 301 as the analysis result. If the article presence/absence condition is not satisfied, the processor 301 ends the article movement processing without formulating an operation plan for the arm mechanism 3 and the holding mechanism 6 .
プロセッサ３０１は、集積領域１１から移動させる物品５（以下、選択物品という）を物品群５ｓの中から選択する。プロセッサ３０１は、解析データに対応する所定の選択基準に基づいて物品群５ｓの中から選択物品を特定する。選択基準は、例えば物品群５ｓにおける高さ位置、アーム機構３からの距離、他の物品５との隙間、集積領域１１における位置、物品５の材質（梱包状態や包装状態を含む）などである。具体的には、物品群５ｓの中で最も高い位置にあるもの、アーム機構３から最も近い位置にあるもの、他の物品５から最も離れているもの、集積領域１１の中央付近にあるもの、保持（吸着）しやすい物品５として予め規定された材質を有するものなどを、プロセッサ３０１は選択物品として特定する。あるいは、これらを複合的な選択基準として、プロセッサ３０１は選択物品を特定してもよい。また、プロセッサ３０１は、解析データに基づいて選択物品の位置、輪郭、大きさ、向き、姿勢、重なり、境界、材質（梱包状態や包装状態を含む）などの属性情報（属性データ）をそれぞれ特定する。
The processor 301 selects an article 5 to be moved from the stacking area 11 (hereinafter referred to as a selected article) from the article group 5s. The processor 301 identifies selected items from the item group 5s based on predetermined selection criteria corresponding to the analysis data. The selection criteria are, for example, the height position in the article group 5s, the distance from the arm mechanism 3, the gap with other articles 5, the position in the stacking area 11, the material of the article 5 (including the packing state and wrapping state), and the like. . Specifically, the highest position in the article group 5s, the closest position from the arm mechanism 3, the furthest from the other articles 5, the central part of the stacking area 11, The processor 301 identifies, as the selected article, an article 5 that is easy to hold (adsorb) and that has a predetermined material. Alternatively, processor 301 may identify selected items using these combined selection criteria. In addition, the processor 301 identifies attribute information (attribute data) such as the position, outline, size, orientation, orientation, overlap, boundary, material (including packing state and packing state) of the selected item based on the analysis data. do.
プロセッサ３０１は、選択物品の目標保持位置を設定する。目標保持位置は、吸着パッド６２で選択物品を吸着させる際、吸着パッド６２が選択物品を安定して吸着可能な位置であり、選択物品上で吸着パッド６２を接触させる位置である。例えば、選択物品上における軸芯との交点（仮想点）が目標保持位置に当たる。具体的には、吸着パッド６２の軸芯を選択物品の重心を通るように位置付けたとき、該軸芯と選択物品の表面との交点が目標保持位置として設定される。目標保持位置が設定される選択物品の表面（被吸着面）は、水平面（一例として物流センタの建屋の床面）と平行であればよいが、これに限らず、水平面に垂直な面や斜めの面なども含む。このため、選択物品は、集積態様にかかわらず、鉛直上方、水平方向、それ以外の方向のいずれからでも吸着パッド６２で吸着され得る。したがって、集積態様に応じた最適な方向から吸着パッド６２で選択物品が吸着可能とされている。
Processor 301 sets a target holding position for the selected item. The target holding position is a position at which the suction pad 62 can stably suction the selected article when the suction pad 62 suctions the selected article, and is a position at which the suction pad 62 is brought into contact with the selected article. For example, the point of intersection (virtual point) with the axis on the selected article corresponds to the target holding position. Specifically, when the axis of the suction pad 62 is positioned so as to pass through the center of gravity of the selected article, the intersection of the axis and the surface of the selected article is set as the target holding position. The surface (surface to be picked up) of the selected article for which the target holding position is set may be parallel to a horizontal plane (for example, the floor surface of the building of the distribution center), but is not limited to this. Including the aspect of For this reason, the selected articles can be picked up by the suction pad 62 from vertically upwards, horizontally, or from any other direction, regardless of the stacking mode. Therefore, the selected article can be sucked by the suction pad 62 from the optimum direction according to the stacking mode.
プロセッサ３０１は、保持機構６が物品５を保持する前に、保持機構６が物品５の保持を開始してから終了するまでの保持機構６の移動経路を決定するアーム機構３の動作計画を策定する。例えば、プロセッサ３０１は、アーム機構３の搬送動作計画および保持機構６の保持動作計画を策定する。アーム機構３の搬送動作計画の策定にあたって、プロセッサ３０１は、保持経路存否条件を判定する。保持経路存否条件は、吸着パッド６２の保持基準位置が目標保持位置と一致するように現在位置（一例として、基準位置）から移動機構３２を動作させる経路が存在するか否かを判定するための条件である。
Before the holding mechanism 6 holds the article 5, the processor 301 formulates an operation plan for the arm mechanism 3 that determines the movement path of the holding mechanism 6 from the start to the end of holding the article 5 by the holding mechanism 6. do. For example, the processor 301 formulates a transfer operation plan for the arm mechanism 3 and a holding operation plan for the holding mechanism 6 . The processor 301 determines a holding path presence/absence condition when formulating a transfer operation plan for the arm mechanism 3 . The holding path presence/absence condition is for determining whether or not there is a path for moving the moving mechanism 32 from the current position (for example, the reference position) such that the holding reference position of the suction pad 62 matches the target holding position. It is a condition.
ここで、経路について説明する。図５は、物品Ｐがある座標から別の座標へ到達するまでの経路を模式的に示す模式図である。図５に示すように、経路は、ある座標から別の座標まで、経由する点（以下、経由点という）ＷＰ１～ＷＰ５の間を順につないだデカルト座標系（直交座標系）における軌跡である。図５に示す例では、経由点ＷＰ１が経路の始点、経由点ＷＰ５が経路の終点であり、経由点ＷＰ２，ＷＰ３，ＷＰ４が経路の各中間点である。例えば、図５に実線で示す軌跡が経路に相当し、経路は障害物Ｍ１を適宜避けるように設定される。経路は、このように障害物Ｍ１を避けるなど所定のルールに基づいて経由点を設定することで、自動生成すればよい。あるいは、予め定義された一部またはすべての経由点を辿るように生成されてもよいし、経由点をランダム探索するようなアルゴリズムによって経路が生成されてもよい。保持経路は、基準位置から目標保持位置までアーム機構３を動作させるべく、経由点間をつないだ軌跡として規定される。
Here, the route will be explained. FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing a route for the article P to reach another coordinate from one coordinate. As shown in FIG. 5, a route is a locus in a Cartesian coordinate system (orthogonal coordinate system) that connects points WP1 to WP5 in order from one coordinate point to another coordinate point (hereinafter referred to as waypoints) WP1 to WP5. In the example shown in FIG. 5, the waypoint WP1 is the starting point of the route, the waypoint WP5 is the end point of the route, and the waypoints WP2, WP3, and WP4 are intermediate points of the route. For example, the trajectory indicated by the solid line in FIG. 5 corresponds to the route, and the route is set so as to avoid the obstacle M1 as appropriate. The route may be automatically generated by setting waypoints based on a predetermined rule such as avoiding the obstacle M1. Alternatively, the route may be generated so as to follow some or all of the predefined waypoints, or the route may be generated by an algorithm that randomly searches for the waypoints. The holding path is defined as a trajectory connecting waypoints to move the arm mechanism 3 from the reference position to the target holding position.
保持経路存否条件は、基準位置から目標保持位置に到達するまで、経由点を設定できるか否かによって判定される。経由点の設定可否は、例えば想定される保持経路上を移動機構３２が動作した場合、支障となる別の物品５や他の障害物が存在するか否か、支障となる別の物品５などを回避可能か否かなどに応じて判定される。基準位置から目標保持位置に到達するまでの経路点を設定できる場合、つまり保持経路が確保できる場合、プロセッサ３０１は保持経路存否条件が成立すると判定する。これに対し、基準位置から目標保持位置に到達するまでの経由点を設定できない場合、つまり保持経路が確保できない場合、プロセッサ３０１は保持経路存否条件が成立しないと判定する。保持経路存否条件が成立しない場合、プロセッサ３０１は、選択物品の選択を再び行う。この場合、プロセッサ３０１は、一旦特定した選択物品以外の物品５の中から別の選択物品を特定する。一方、保持経路存否条件が成立する場合、プロセッサ３０１は、確保可能な保持経路に基づいてアーム機構３の搬送動作計画を策定し、アーム機構３の搬送動作計画に基づいて保持機構６の保持動作計画を策定する。
The holding path presence/absence condition is determined by whether or not a via point can be set from the reference position to the target holding position. Whether or not a waypoint can be set depends, for example, on whether or not there is another article 5 or other obstacles that will interfere when the moving mechanism 32 operates on an assumed holding path, or if there is another article 5 that will interfere. can be avoided. When the path point from the reference position to the target holding position can be set, that is, when the holding path can be secured, the processor 301 determines that the holding path presence/absence condition is satisfied. On the other hand, if the waypoint from the reference position to the target holding position cannot be set, that is, if the holding path cannot be secured, the processor 301 determines that the holding path presence/absence condition is not satisfied. If the holding path presence/absence condition is not satisfied, the processor 301 selects the selected item again. In this case, the processor 301 identifies another selected item from among the items 5 other than the once identified selected item. On the other hand, if the holding path presence/absence condition is satisfied, the processor 301 formulates a transport operation plan for the arm mechanism 3 based on the secureable holding path, and the holding operation of the holding mechanism 6 based on the transport operation plan for the arm mechanism 3. Develop a plan.
アーム機構３の搬送動作計画は、確保された保持経路上の隣り合う経由点間を、移動機構３２の関節部の動作負荷ができるだけ小さくなる（動作負荷を最小限にとどめる）ように順につないだ軌跡（軌道）を設定することである。すなわち、軌道は、経路と一致する場合もあれば異なる場合もある。かかる軌道は、逆運動学に基づいて移動機構３２の関節座標系で設定される。搬送動作計画では、基準位置から目標保持位置までの軌道（以下、保持軌道という）が設定される。
The transfer operation plan of the arm mechanism 3 connects adjacent via points on the secured holding path in order so that the operation load on the joints of the moving mechanism 32 becomes as small as possible (minimizes the operation load). It is to set the trajectory (trajectory). That is, the trajectory may or may not coincide with the path. Such a trajectory is set in the joint coordinate system of the moving mechanism 32 based on inverse kinematics. In the transfer operation plan, a trajectory from the reference position to the target holding position (hereinafter referred to as holding trajectory) is set.
プロセッサ３０１は、策定された搬送動作計画に基づいて、保持機構６及びアーム機構３を動作させる。例えば、プロセッサ３０１は、策定した搬送動作計画及び保持動作計画に基づいて、アーム機構３および保持機構６を動作制御する。ここでは、プロセッサ３０１は吸着パッド６２の内圧を負圧とする。吸着パッド６２の内圧を負圧とするにあたって、プロセッサ３０１は、電磁弁を開くとともに、コンプレッサ、及び真空発生器を作動させる。これにより、プロセッサ３０１は、コンプレッサから真空発生器に圧縮空気を供給させ、吸着パッド６２の内部を真空引きして負圧にさせる。吸着パッド６２の内圧が負圧とされた状態で、プロセッサ３０１は、移動機構３２を動作させて吸着パッド６２に選択物品を保持（吸着）させる。以下、このような移動機構３２の動作を保持動作という。
The processor 301 operates the holding mechanism 6 and the arm mechanism 3 based on the transport operation plan that has been formulated. For example, the processor 301 controls the operation of the arm mechanism 3 and the holding mechanism 6 based on the determined transport operation plan and holding operation plan. Here, the processor 301 sets the internal pressure of the suction pad 62 to negative pressure. In order to make the internal pressure of the suction pad 62 negative, the processor 301 opens the solenoid valve and operates the compressor and the vacuum generator. As a result, the processor 301 causes the compressor to supply compressed air to the vacuum generator, and evacuates the inside of the suction pad 62 to a negative pressure. With the internal pressure of the suction pad 62 set to negative pressure, the processor 301 operates the moving mechanism 32 to cause the suction pad 62 to hold (suck) the selected article. Hereinafter, such an operation of the moving mechanism 32 will be referred to as a holding operation.
プロセッサ３０１は、策定した搬送動作計画に従って、目標保持位置へ向けて移動機構３２を保持軌道に沿って動作させる。その間、プロセッサ３０１は、例えば吸着パッド６２を選択物品の上方まで位置付けた後、吸着パッド６２を選択物品に向けさせる。続けて、プロセッサ３０１は、吸着パッド６２の保持基準位置が目標保持位置と重なるように移動機構３２を下降させる。
The processor 301 operates the moving mechanism 32 along the holding trajectory toward the target holding position in accordance with the formulated transfer operation plan. During that time, the processor 301 positions the suction pad 62 above the selected item, for example, and then directs the suction pad 62 toward the selected item. Subsequently, the processor 301 lowers the moving mechanism 32 so that the holding reference position of the suction pad 62 overlaps with the target holding position.
プロセッサ３０１は、保持適否条件を判定する。保持適否条件は、吸着パッド６２で選択物品が適切に保持されているか否かを判定するための条件である。保持適否条件の判定にあたって、プロセッサ３０１は、吸着パッド６２の内圧値を所定の閾値（以下、保持適正値という）と比較する。保持適正値は、例えば選択物品の大きさや重量、周囲環境などに応じて設定されており、補助記憶デバイス３０４に保持され、保持適否条件の判定時にパラメータとしてＲＡＭ３０３に読み出される。特に限定されないが、保持適正値の目安は、ゲージ圧が－２０ｋＰａから－４０ｋＰａ程度の範囲内の値であればよい。また、保持適正値は、一定値であっても、選択物品の大きさや重量に応じて設定された変動値であってもよい。
The processor 301 determines holding propriety conditions. The holding propriety condition is a condition for determining whether or not the suction pad 62 appropriately holds the selected article. In determining the holding propriety condition, the processor 301 compares the internal pressure value of the suction pad 62 with a predetermined threshold value (hereinafter referred to as the holding proper value). The retention appropriate value is set according to, for example, the size and weight of the selected item, the surrounding environment, etc., is stored in the auxiliary storage device 304, and is read out to the RAM 303 as a parameter when determining the retention appropriateness condition. Although it is not particularly limited, the appropriate holding value may be a value within the range of about -20 kPa to -40 kPa for the gauge pressure. Further, the appropriate holding value may be a constant value or a variable value set according to the size and weight of the selected article.
本実施形態では一例として、内圧値が保持適正値以下である（吸着パッド６２内が高真空状態である）場合、プロセッサ３０１は、吸着パッド６２で選択物品が適切に保持されており、保持適否条件が成立すると判定する。保持適否条件が成立する場合、移動機構３２が保持軌道に沿って動作して、吸着パッド６２の保持基準位置が目標保持位置とほぼ一致した状態となっている。この状態は、後述する目標保持位置到達条件が成立した状態であり、この状態で保持適否条件が成立していれば、保持動作は適正に完了する。これに対し、内圧値が保持適正値を超えている（吸着パッド６２内が低真空状態である）場合、プロセッサ３０１は、吸着パッド６２で選択物品が適切に保持されておらず、保持適否条件が成立しないと判定する。ただし、内圧値が保持適正値である場合における保持適否条件の成否は、上記とは逆であってもよい。
In this embodiment, as an example, when the internal pressure value is equal to or less than the proper holding value (the suction pad 62 is in a high vacuum state), the processor 301 determines that the suction pad 62 is properly holding the selected item and determines whether the holding is proper or not. It is determined that the conditions are met. When the holding propriety condition is satisfied, the moving mechanism 32 operates along the holding track, and the holding reference position of the suction pad 62 substantially matches the target holding position. This state is a state in which a condition for reaching a target holding position, which will be described later, is established. If the holding adequacy condition is established in this state, the holding operation is properly completed. On the other hand, if the internal pressure value exceeds the proper holding value (the inside of the suction pad 62 is in a low vacuum state), the processor 301 determines that the suction pad 62 does not properly hold the selected article, and the holding suitability condition is not established. However, when the internal pressure value is the proper value for holding, whether or not the holding propriety condition is satisfied may be the opposite of the above.
保持適否条件が成立しない場合、プロセッサ３０１は、目標保持位置到達条件を判定する。目標保持位置到達条件は、移動機構３２が保持軌道に沿って動作して、吸着パッド６２の保持基準位置が目標保持位置とほぼ一致しているか否かを判定するための条件である。目標保持位置到達条件の判定にあたって、プロセッサ３０１は、移動機構３２に動作経過に基づいて保持基準位置の現在位置を取得する。現在位置が目標保持位置と一致していれば、プロセッサ３０１は、保持基準位置が目標保持位置に達したとして、目標保持位置到達条件が成立すると判定する。例えば、移動機構３２が保持動作計画の最終軌道の最終経由点まで動作していれば、保持基準位置の現在位置は目標保持位置と一致している。これに対し、現在位置が目標保持位置と一致していなければ、プロセッサ３０１は、目標保持位置到達条件が成立しないと判定する。
If the holding propriety condition is not satisfied, the processor 301 determines the target holding position reaching condition. The target holding position reaching condition is a condition for determining whether or not the moving mechanism 32 operates along the holding track and the holding reference position of the suction pad 62 substantially matches the target holding position. In determining the target holding position reaching condition, the processor 301 acquires the current position of the holding reference position based on the motion progress of the moving mechanism 32 . If the current position coincides with the target holding position, the processor 301 determines that the target holding position reaching condition is established, assuming that the holding reference position has reached the target holding position. For example, if the moving mechanism 32 has moved to the final waypoint of the final trajectory of the holding motion plan, the current position of the holding reference position matches the target holding position. On the other hand, if the current position does not match the target holding position, the processor 301 determines that the target holding position reaching condition is not satisfied.
目標保持位置到達条件が成立する場合、保持基準位置が目標保持位置に達しているにも関わらず、吸着パッド６２が選択物品を適切に保持できていない状態（エラー状態）である。したがって、プロセッサ３０１は、物品移動処理を最初からやり直すべく、集積領域１１における物品群５ｓの集積態様を検出装置２に検出させる。なおこの場合、プロセッサ３０１は、物品移動処理をやり直すのではなく、エラー状態であるとして処理を終了させてもよい。その際、プロセッサ３０１は、所定の異常処理を実行してもよい。例えば、警告灯の点灯（点滅）、警告音の鳴動、警告メッセージの表示などを行うことで、保持動作時に生じたエラー状態の周知徹底を図ることが可能となる。
When the target holding position reaching condition is satisfied, the suction pad 62 cannot properly hold the selected article (error state) even though the holding reference position has reached the target holding position. Therefore, the processor 301 causes the detection device 2 to detect the accumulation state of the article group 5s in the accumulation area 11 in order to restart the article movement processing from the beginning. In this case, the processor 301 may terminate the processing as an error state, instead of redoing the article movement processing. At that time, the processor 301 may execute predetermined abnormality processing. For example, by turning on (blinking) a warning light, sounding a warning sound, displaying a warning message, etc., it is possible to thoroughly inform the error state that occurred during the holding operation.
一方、目標保持位置到達条件が成立しない場合、吸着パッド６２の保持基準位置が目標保持位置まで達しておらず、吸着パッド６２で選択物品がまだ保持されていない状態となっている。すなわち、この状態では保持動作がまだ完了していない。したがって、プロセッサ３０１は、移動機構３２の保持動作を継続させるべく、目標保持位置へ向けて移動機構３２を保持軌道に沿ってさらに動作させる。
On the other hand, when the target holding position reaching condition is not satisfied, the holding reference position of the suction pad 62 has not reached the target holding position, and the suction pad 62 has not yet held the selected article. That is, in this state, the holding operation has not yet been completed. Therefore, the processor 301 further moves the moving mechanism 32 along the holding trajectory toward the target holding position in order to continue the holding operation of the moving mechanism 32 .
プロセッサ３０１は、選択物品の目標解放位置を設定する。目標解放位置は、吸着パッド６２に保持された選択物品を解放する際、吸着パッド６２から選択物品を適切に解放可能な位置であり、例えば移動先領域１２の載置面の鉛直上方の任意の位置である。目標解放位置は、一定位置であっても、選択物品の大きさや重量に応じて設定された変動位置であってもよい。また、目標解放位置は、選択物品の荷降ろし、荷積み、箱詰めなどの目的に応じて任意のアルゴリズムによって設定可能である。
Processor 301 sets a target release position for the selected item. The target release position is a position where the selected article can be released from the suction pad 62 when the selected article held by the suction pad 62 is released. position. The target release position may be a fixed position or a variable position set according to the size and weight of the selected article. Also, the target release position can be set by any algorithm according to the purpose of unloading, loading, or packing the selected articles.
プロセッサ３０１は、アーム機構３および保持機構６の解放動作計画を策定する。解放動作計画の策定にあたって、プロセッサ３０１は、解放経路存否条件を判定する。解放経路存否条件は、吸着パッド６２の保持基準位置が目標解放位置と一致するように現在位置（一例として、目標保持位置）から移動機構３２を動作させる経路が存在するか否かを判定するための条件である。
The processor 301 formulates a release operation plan for the arm mechanism 3 and the holding mechanism 6. FIG. In formulating a release operation plan, the processor 301 determines a release path presence/absence condition. The release path presence/absence condition is for determining whether or not there is a path for operating the moving mechanism 32 from the current position (for example, the target holding position) such that the holding reference position of the suction pad 62 matches the target release position. is the condition of
解放経路存否条件は、目標保持位置から目標解放位置に到達するまで、経由点を設定できるか否かによって判定される。経由点の設定可否は、例えば想定される解放経路上を移動機構３２が動作した場合、支障となる別の物品５や他の障害物が存在するか否か、支障となる別の物品５などを回避可能か否かなどに応じて判定される。目標保持位置から目標解放位置に到達するまでの経路点を設定できる場合、つまり解放経路が確保できる場合、プロセッサ３０１は解放経路存否条件が成立すると判定する。これに対し、目標保持位置から目標解放位置に到達するまでの経由点を設定できない場合、つまり解放経路が確保できない場合、プロセッサ３０１は解放経路存否条件が成立しないと判定する。解放経路存否条件が成立しない場合、プロセッサ３０１は、目標解放位置の設定をやり直す。この場合、プロセッサ３０１は、例えば一旦設定した目標解放位置とは異なる別の位置に目標解放位置を設定する。
The release path presence/absence condition is determined by whether or not a waypoint can be set from the target holding position to the target release position. Whether or not a waypoint can be set depends, for example, on whether or not there is another article 5 or other obstacles that will hinder the movement of the moving mechanism 32 on the assumed release path, or whether there is another article 5 that will interfere. can be avoided. If a path point from the target holding position to the target release position can be set, that is, if a release route can be secured, the processor 301 determines that the release route presence/absence condition is satisfied. On the other hand, if the waypoint from the target holding position to the target release position cannot be set, that is, if the release route cannot be secured, the processor 301 determines that the release route presence/absence condition is not satisfied. If the release path presence/absence condition is not satisfied, the processor 301 sets the target release position again. In this case, the processor 301 sets the target release position to another position different from the once set target release position, for example.
解放経路存否条件が成立する場合、プロセッサ３０１は、確保可能な解放経路に基づいてアーム機構３の解放動作計画を策定し、アーム機構３の解放動作計画に基づいて保持機構６の解放動作計画を策定する。解放経路は、目標保持位置から目標解放位置までアーム機構３を動作させるべく、経由点間をつないだ軌跡として規定される。
If the release path presence/absence condition is satisfied, the processor 301 formulates a release operation plan for the arm mechanism 3 based on the securable release path, and creates a release operation plan for the holding mechanism 6 based on the release operation plan for the arm mechanism 3. Formulate. The release path is defined as a trajectory connecting waypoints to move the arm mechanism 3 from the target holding position to the target release position.
アーム機構３の解放動作計画は、確保された解放経路上の隣り合う経由点間を、移動機構３２の関節部の動作負荷ができるだけ小さくなる（動作負荷を最小限にとどめる）ように順につないだ軌跡（以下、解放軌道という）を設定することである。解放軌道は、逆運動学に基づいて移動機構３２の関節座標系で設定され、経路と一致する場合もあれば異なる場合もあることは、搬送動作計画と同様である。解放動作計画では、目標保持位置から目標解放位置までの解放軌道が設定される。本実施形態では、目標解放位置（リリース点）も含めた経由点が０～ｎまでｎ＋１個ある場合、ｉ－１番目の経由点からｉ番目の経由点までをつなぐ解放軌道を軌道ｉとして規定する。この場合、目標保持位置を０番目の経由点として捉え、ｉは１からｎのいずれかの値（自然数）である。
The release operation plan of the arm mechanism 3 connects adjacent waypoints on the secured release path in order so that the operation load on the joints of the moving mechanism 32 becomes as small as possible (minimizes the operation load). It is to set a trajectory (hereinafter referred to as release trajectory). The release trajectory is set in the joint coordinate system of the moving mechanism 32 on the basis of inverse kinematics, and may or may not match the path, as in the transfer operation plan. In the release operation plan, a release trajectory from the target holding position to the target release position is set. In this embodiment, when there are n+1 waypoints from 0 to n including the target release position (release point), the release trajectory connecting the i-1th waypoint to the i-th waypoint is defined as trajectory i. do. In this case, the target holding position is regarded as the 0th waypoint, and i is any value (natural number) from 1 to n.
プロセッサ３０１は、策定した解放動作計画に基づいて、アーム機構３および保持機構６を動作制御する。ただし、本実施形態では、アーム機構３および保持機構６の動作制御に際して、解放動作計画（具体的には解放軌道）が適宜修正される。
The processor 301 controls the operation of the arm mechanism 3 and the holding mechanism 6 based on the formulated release operation plan. However, in this embodiment, when controlling the motions of the arm mechanism 3 and the holding mechanism 6, the release motion plan (specifically, the release trajectory) is modified as appropriate.
プロセッサ３０１は、吸着パッド６２の内部を大気開放（真空破壊）する。吸着パッド６２の内部を大気開放するにあたって、プロセッサ３０１は、電磁弁を閉じ、コンプレッサから真空発生器への圧縮空気の供給を停止させる。これにより、吸着パッド６２の内部が真空破壊し、大気開放される。
The processor 301 opens the inside of the suction pad 62 to the atmosphere (breaks the vacuum). When opening the inside of the suction pad 62 to the atmosphere, the processor 301 closes the solenoid valve to stop the supply of compressed air from the compressor to the vacuum generator. As a result, the inside of the suction pad 62 is vacuum-broken and released to the atmosphere.
プロセッサ３０１は、解放適否条件を判定する。解放適否条件は、吸着パッド６２から選択物品が適切に解放されているか否かを判定するための条件である。解放適否条件の判定にあたって、プロセッサ３０１は、吸着パッド６２の内圧値を所定の閾値（以下、解放適正値という）と比較する。解放適正値は、例えば選択物品の大きさや重量、周囲環境などに応じて設定されており、補助記憶デバイス３０４に保持され、保持適否条件の判定時にパラメータとしてＲＡＭ３０３に読み出される。特に限定されないが、解放適正値の目安は、大気圧と同程度、例えばゲージ圧が０ｋＰａから－５ｋＰａ程度の範囲内の値であればよい。また、解放適正値は、一定値であっても、選択物品の大きさや重量に応じて設定された変動値であってもよい。
The processor 301 determines release propriety conditions. The release propriety condition is a condition for determining whether or not the selected article is properly released from the suction pad 62 . In determining the release propriety condition, the processor 301 compares the internal pressure value of the suction pad 62 with a predetermined threshold value (hereinafter referred to as the proper release value). The appropriate release value is set according to, for example, the size and weight of the selected article, the surrounding environment, etc., is held in the auxiliary storage device 304, and is read out to the RAM 303 as a parameter when determining the holding appropriateness condition. Although not particularly limited, the release appropriate value may be approximately the same as the atmospheric pressure, for example, a gauge pressure within the range of 0 kPa to -5 kPa. Also, the appropriate release value may be a constant value or a variable value set according to the size and weight of the selected article.
本実施形態では一例として、内圧値が解放適正値以上である（吸着パッド６２内が低真空状態である）場合、プロセッサ３０１は、吸着パッド６２から選択物品が適切に解放されており、解放適否条件が成立すると判定する。これに対し、内圧値が解放適正値未満である（吸着パッド６２内が高真空状態である）場合、プロセッサ３０１は、吸着パッド６２から選択物品が適切に解放されておらず、保持適否条件が成立しないと判定する。ただし、内圧値が解放適正値である場合おける解放適否条件の成否は、上記とは逆であってもよい。
In this embodiment, as an example, if the internal pressure value is equal to or higher than the proper release value (the inside of the suction pad 62 is in a low vacuum state), the processor 301 determines that the selected item is properly released from the suction pad 62 and determines whether the release is appropriate. It is determined that the conditions are met. On the other hand, if the internal pressure value is less than the proper release value (the inside of the suction pad 62 is in a high vacuum state), the processor 301 determines that the selected article has not been properly released from the suction pad 62 and the holding propriety condition is It is determined that it does not hold. However, whether or not the release propriety condition is met when the internal pressure value is the appropriate release value may be the opposite of the above.
解放適否条件が成立しない場合、プロセッサ３０１は、移動機構３２を再び解放動作させる。なお、この場合、例えば所定時間経過後に物品移動処理を終了させるタイムアウト処理や、所定回数だけ解放動作を繰り返しても、解放適否条件が成立しない場合には物品移動処理を終了させるリトライ処理などを組み合わせてもよい。さらにまた、プロセッサ３０１は、所定の異常処理を実行してもよい。例えば、警告灯の点灯（点滅）、警告音の鳴動、警告メッセージの表示などを行うことで、解放動作時に生じたエラーの周知徹底を図ることが可能となる。
If the release propriety condition is not satisfied, the processor 301 causes the moving mechanism 32 to release again. In this case, for example, timeout processing for terminating the item movement processing after a predetermined period of time has elapsed, and retry processing for terminating the item movement processing when the release propriety condition is not satisfied even after the release operation is repeated a predetermined number of times, are combined. may Furthermore, the processor 301 may execute predetermined abnormality processing. For example, by turning on (blinking) a warning light, sounding a warning sound, displaying a warning message, etc., it is possible to thoroughly publicize an error that has occurred during the release operation.
プロセッサ３０１は、プロセッサ３０１が策定したアーム機構３および保持機構６の動作計画（保持動作計画および解放動作計画）における一連の制御（物品移動処理）が正常終了したことを示す信号をプロセッサ３０１に送信する。その際、プロセッサ３０１は、移動機構３２を基準位置に戻し、アーム機構３および保持機構６をそれぞれ初期状態に戻す。ただし、プロセッサ３０１は、移動機構３２を基準位置に戻すことなく、移動先領域１２からそのまま集積領域１１に変位させてもよい。これらの動作（退避動作）にあたって、プロセッサ３０１は所定の動作計画を策定し、所定の軌道（退避軌道）を設定する。なお、プロセッサ３０１は、解放動作計画の策定時に解放起動とともにもしくはその一部として、退避軌道を設定してもよい。
The processor 301 transmits to the processor 301 a signal indicating that a series of controls (article movement processing) in the operation plans (holding operation plan and release operation plan) of the arm mechanism 3 and the holding mechanism 6 formulated by the processor 301 have been completed normally. do. At that time, the processor 301 returns the moving mechanism 32 to the reference position, and returns the arm mechanism 3 and the holding mechanism 6 to their initial states. However, the processor 301 may directly displace the moving mechanism 32 from the destination area 12 to the stacking area 11 without returning it to the reference position. For these operations (retreat operations), the processor 301 formulates a predetermined operation plan and sets a predetermined trajectory (retreat trajectory). It should be noted that the processor 301 may set the evacuation trajectory together with or as a part of the release activation when the release operation plan is formulated.
なお、本実施形態では一例として、プロセッサ３０１は、アーム機構３および保持機構６の動作計画を策定しているが、制御装置４はこれらの動作計画を個別に策定する複数のプロセッサを有していてもよい。また、プロセッサ３０１は、アーム機構３及び保持機構６の動作を制御しているが、制御装置４はこれらの動作を個別に制御する複数のプロセッサを有していてもよい。あるいは、動作計画を行う制御装置と、動作計画に基づいて保持機構６及びアーム機構３を制御する制御装置とを物理的に分離させてもよい。
In this embodiment, as an example, the processor 301 formulates the motion plans of the arm mechanism 3 and the holding mechanism 6, but the control device 4 has a plurality of processors that individually formulate these motion plans. may Also, the processor 301 controls the operations of the arm mechanism 3 and the holding mechanism 6, but the control device 4 may have a plurality of processors that individually control these operations. Alternatively, the controller that plans the motion and the controller that controls the holding mechanism 6 and the arm mechanism 3 based on the motion plan may be physically separated.
プロセッサ３０１は、保持機構６が物品５を保持して所定の距離移動させた際に取得したモーメント及び動作計画に基づいて、動作計画においてアーム機構３を動作させた際のモーメントが所定の範囲を超えることがあるか否かを判定する。例えば、プロセッサ３０１は、搬送動作計画における始点の経由点から次の経由点まで移動させた際に、力覚センサ３４からモーメントを取得する。プロセッサ３０１は、取得したモーメントに基づいて、現在の経由点以降の経由点において、物品５を移動させた際にかかるモーメントがどのように変化するかを推定する。プロセッサ３０１は、推定したモーメントの値が補助記憶デバイス３０４に記憶される限界範囲Ｌの範囲を超えるか否かを判定する。これにより、物品保持装置１が物品５を搬送する動作を開始する前に、搬送の際に物品５にかかるモーメントを推定し、推定したモーメントが限界範囲Ｌを超えるか否かを判定することで、搬送動作中に物品５が落下する可能性があるか否かを、搬送動作を行う前に判定することができる。なお、プロセッサ３０１は、保持機構６が物品５を移動した後に静止した際にかかるモーメントに基づいて、搬送動作時のモーメントを推定してもよい。
Based on the moment and the motion plan obtained when the holding mechanism 6 holds the article 5 and moves it by a predetermined distance, the processor 301 determines that the moment when the arm mechanism 3 is operated in the motion plan falls within a predetermined range. It is determined whether or not there is a possibility of exceeding. For example, the processor 301 acquires the moment from the force sensor 34 when moving from the starting via point in the transfer operation plan to the next via point. Based on the obtained moments, the processor 301 estimates how the moment changes when the article 5 is moved at the waypoints after the current waypoint. The processor 301 determines whether the estimated moment value exceeds the limit range L stored in the secondary storage device 304 . As a result, before the article holding device 1 starts the operation of conveying the article 5, the moment applied to the article 5 during conveyance is estimated, and it is determined whether or not the estimated moment exceeds the limit range L. , whether or not there is a possibility that the article 5 will fall during the transport operation can be determined before the transport operation is performed. Note that the processor 301 may estimate the moment during the transport operation based on the moment applied when the holding mechanism 6 stops after moving the article 5 .
プロセッサ３０１は、力覚センサ３４からモーメントを取得する。例えば、プロセッサ３０１は、センサインタフェース３０６を介して力覚センサ３４からモーメントを取得する。取得したモーメントは、ＲＡＭ３０３等に一時的に記憶される。
Processor 301 acquires the moment from force sensor 34 . For example, processor 301 obtains moments from force sensor 34 via sensor interface 306 . The acquired moment is temporarily stored in the RAM 303 or the like.
プロセッサ３０１は、取得したモーメントの方向及び大きさが、所定の範囲を超えるか否かを判定する。例えば、プロセッサ３０１は、力覚センサ３４から取得したモーメントが補助記憶デバイス３０４が記憶する限界範囲Ｌを超えるか否かを判定する。プロセッサ３０１は、搬送動作計画において、ある経由点から次の経由点まで移動する際に、力覚センサ３４からモーメントを取得する。プロセッサ３０１は、取得したモーメントが補助記憶デバイス３０４に記憶される限界範囲Ｌを超えるか否かを判定する。つまり、プロセッサ３０１は、保持機構６が物品５を保持した状態で、保持機構６をアーム機構３により動作計画に基づいて移動させる間に力覚センサ３４からモーメントを取得し、モーメントが所定の範囲を超えるか否かを判定する。これにより、物品保持装置１が物品５を搬送する動作と並行して、搬送の際に物品５にかかるモーメントが限界範囲Ｌを超えるか否かを判定することで、搬送動作中に物品５が落下する可能性があるか否かを、搬送動作中に判定することができる。
The processor 301 determines whether the obtained direction and magnitude of the moment exceed a predetermined range. For example, the processor 301 determines whether the moment acquired from the force sensor 34 exceeds the limit range L stored in the auxiliary storage device 304 . The processor 301 acquires the moment from the force sensor 34 when moving from one waypoint to the next waypoint in the transport operation plan. Processor 301 determines whether the obtained moment exceeds limit range L stored in auxiliary storage device 304 . That is, the processor 301 acquires the moment from the force sensor 34 while the holding mechanism 6 is holding the article 5 and moves the holding mechanism 6 by the arm mechanism 3 based on the operation plan, and the moment is within a predetermined range. It is determined whether or not the As a result, in parallel with the operation of conveying the article 5 by the article holding device 1, it is determined whether or not the moment applied to the article 5 during conveyance exceeds the limit range L. Whether or not there is a possibility of falling can be determined during the transport operation.
プロセッサ３０１は、モーメントが所定の範囲を超える場合、モーメントが所定の範囲を超えないようアーム機構３を制御し保持機構６を回動させる。例えば、プロセッサ３０１は、回動機構３３を制御し保持機構６を回動させる。例えば、プロセッサ３０１は、力覚センサ３４から取得したモーメントが限界範囲Ｌを超える場合、取得したモーメントの方向を、限界範囲Ｌにおいて許容可能なモーメントが最も大きい方向に近似する且つ保持機構６の回転角度が最小となるように保持機構６を回動させる。つまり、プロセッサ３０１は、モーメントが所定の範囲を超える場合、所定の範囲においてモーメントが最も大きい方向にモーメントの方向が向くよう回動機構３３を制御し保持機構６を回動させる。なお、アーム機構３（回動機構３３）が保持機構６を回動させる速さは、どのような速さであってもよい。本実施形態では、プロセッサ３０１は、取得したモーメントが限界範囲Ｌを超えたと判定してから次の経由点に到着するまでに回動が完了するように保持機構６を回動させるようアーム機構３を制御する。また、プロセッサ３０１は、アーム機構３によって保持機構６を移動させながら回動させるよう制御しても良いし、回動が完了してから移動させるよう制御しても良い。
When the moment exceeds the predetermined range, the processor 301 controls the arm mechanism 3 and rotates the holding mechanism 6 so that the moment does not exceed the predetermined range. For example, the processor 301 controls the rotating mechanism 33 to rotate the holding mechanism 6 . For example, when the moment acquired from the force sensor 34 exceeds the limit range L, the processor 301 approximates the direction of the acquired moment to the direction in which the maximum allowable moment is within the limit range L and rotates the holding mechanism 6. The holding mechanism 6 is rotated so that the angle is minimized. That is, when the moment exceeds the predetermined range, the processor 301 controls the rotation mechanism 33 to rotate the holding mechanism 6 so that the direction of the moment is directed to the direction in which the moment is the largest within the predetermined range. The speed at which the arm mechanism 3 (rotating mechanism 33) rotates the holding mechanism 6 may be any speed. In this embodiment, the processor 301 causes the arm mechanism 3 to rotate the holding mechanism 6 so that the rotation is completed before reaching the next waypoint after determining that the acquired moment exceeds the limit range L. to control. Further, the processor 301 may control the arm mechanism 3 to rotate the holding mechanism 6 while moving it, or may control it to move after the rotation is completed.
プロセッサ３０１は、動作計画に基づいて推定されたモーメントが限界範囲Ｌを超える場合、モーメントの方向を、限界範囲Ｌにおいて許容可能なモーメントが最も大きい方向に近似する且つ保持機構６の回転角度が最小となる方向に保持機構６を回動させるよう動作計画を修正する。なお、アーム機構３（回動機構３３）が保持機構６を回動させる速さ及び方向は、保持機構６から物品５が落下しないのであれば、どのような速さ及び方向であってもよい。本実施形態では、プロセッサ３０１は、策定した動作計画において経由点の始点から取得したモーメントが限界範囲Ｌを超える箇所に到達するまでに回動が完了するようにアーム機構３を制御する。
When the moment estimated based on the motion plan exceeds the limit range L, the processor 301 approximates the direction of the moment to the direction in which the allowable moment is the largest in the limit range L and the rotation angle of the holding mechanism 6 is the minimum. The operation plan is corrected so as to rotate the holding mechanism 6 in the direction of . The speed and direction at which the arm mechanism 3 (rotating mechanism 33) rotates the holding mechanism 6 may be any speed and direction as long as the article 5 does not fall from the holding mechanism 6. . In this embodiment, the processor 301 controls the arm mechanism 3 so that the rotation is completed by the time the moment obtained from the starting point of the waypoint reaches a point exceeding the limit range L in the established motion plan.
保持機構６の回動について、図６を用いて詳細を説明する。図６は、実施形態に係る物品保持装置１が備える保持機構６を移動させた際のモーメントと限界範囲Ｌの一例を示す模式図である。図６（ａ）に示すように、保持機構６は、アーム機構３によってＶ１の速度で移動される。その際に、力覚センサ３４は、保持する物品５（不図示）によって生じるＭ１のモーメントを取得する。プロセッサ３０１は、取得したモーメントＭ１が限界範囲Ｌを超えるか否かを判定する。取得したモーメントＭ１が限界範囲Ｌを超える場合、プロセッサ３０１は、図６（ｂ）に示すように保持機構６をθ１だけ回動するようアーム機構３を制御する。つまり、物品保持装置１は、保持機構６が保持する物品５にかかるモーメントが限界範囲Ｌを超えないように保持機構６を回動させることで、物品５が保持機構６から落下することを防ぐことができる。
Details of the rotation of the holding mechanism 6 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the moment and the limit range L when the holding mechanism 6 included in the article holding device 1 according to the embodiment is moved. As shown in FIG. 6A, the holding mechanism 6 is moved by the arm mechanism 3 at a speed of V1. At that time, the force sensor 34 acquires the moment M1 generated by the held article 5 (not shown). The processor 301 determines whether the acquired moment M1 exceeds the limit range L or not. When the obtained moment M1 exceeds the limit range L, the processor 301 controls the arm mechanism 3 to rotate the holding mechanism 6 by θ1 as shown in FIG. 6(b). That is, the article holding device 1 prevents the article 5 from falling from the holding mechanism 6 by rotating the holding mechanism 6 so that the moment applied to the article 5 held by the holding mechanism 6 does not exceed the limit range L. be able to.
プロセッサ３０１は、モーメントが所定の範囲を超える場合、さらに、保持機構６を移動させる速さを減速させるようアーム機構３を制御する。例えば、モーメントは、アーム機構３が保持機構６を移動させる速さに比例する。プロセッサ３０１は、力覚センサ３４から取得したモーメントが限界範囲Ｌを超える場合に保持機構６を回動させた後、力覚センサ３４から再度モーメントを取得する。プロセッサ３０１は、保持機構６を回動した後に力覚センサ３４から取得したモーメントが限界範囲Ｌを超える場合、モーメントが限界範囲Ｌを超えないようアーム機構３（移動機構３２）が保持機構６を移動させる速さを減速させる。また、プロセッサ３０１は、動作計画に基づいて推定されたモーメントが保持機構６を回動させる後も限界範囲Ｌを超える場合、モーメントが限界範囲Ｌを超えないようアーム機構３が保持機構６を移動させる速さを減速させるよう動作計画を修正する。
The processor 301 further controls the arm mechanism 3 to reduce the speed of moving the holding mechanism 6 when the moment exceeds the predetermined range. For example, the moment is proportional to the speed with which the arm mechanism 3 moves the holding mechanism 6 . When the moment obtained from the force sensor 34 exceeds the limit range L, the processor 301 rotates the holding mechanism 6 and then obtains the moment from the force sensor 34 again. When the moment acquired from the force sensor 34 after rotating the holding mechanism 6 exceeds the limit range L, the processor 301 controls the arm mechanism 3 (moving mechanism 32) to move the holding mechanism 6 so that the moment does not exceed the limit range L. Decrease the speed of movement. Further, if the moment estimated based on the operation plan exceeds the limit range L even after rotating the holding mechanism 6, the processor 301 causes the arm mechanism 3 to move the holding mechanism 6 so that the moment does not exceed the limit range L. Modify the motion plan to slow down the speed at which it moves.
保持機構６の減速について、図７を用いて詳細を説明する。図７は、実施形態に係る物品保持装置１が備える保持機構６を移動及び回動させた際のモーメントと限界範囲Ｌの一例を示す模式図である。図７（ａ）に示すように、保持機構６は、アーム機構３によってＶ２の速度で移動される。その際に、力覚センサ３４は、保持する物品５（不図示）によって生じるＭ２のモーメントを取得する。プロセッサ３０１は、取得したモーメントＭ２が限界範囲Ｌを超えるか否かを判定する。取得したモーメントＭ２が限界範囲Ｌを超える場合、プロセッサ３０１は、保持機構６をθ２だけ回動するようアーム機構３を制御する。さらに、プロセッサ３０１は、保持機構６をθ２だけ回動させた後にかかるモーメントを推定し、推定したモーメントが限界範囲Ｌを超えるか否かを判定する。保持機構６をθ２だけ回動させた後にかかるモーメントが限界範囲Ｌを超える場合、プロセッサ３０１は、図７（ｂ）に示すように、物品５にかかるモーメントＭ３が保持機構６をθ２だけ回動させ、さらに移動させる速度をＶ２より小さく、限界範囲Ｌを超えないＶ３に減速させるようアーム機構３を制御する。これにより、物品保持装置１は、保持機構６が保持する物品５にかかるモーメントが保持機構６を回動させた場合であっても限界範囲Ｌを超える場合に、保持機構６を移動させる速度を減速させることによって物品５が保持機構６から落下することを防ぐことができる。
Details of the deceleration of the holding mechanism 6 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of the moment and the limit range L when the holding mechanism 6 included in the article holding device 1 according to the embodiment is moved and rotated. As shown in FIG. 7A, the holding mechanism 6 is moved by the arm mechanism 3 at a speed of V2. At that time, the force sensor 34 acquires the moment M2 generated by the held article 5 (not shown). The processor 301 determines whether the acquired moment M2 exceeds the limit range L or not. When the obtained moment M2 exceeds the limit range L, the processor 301 controls the arm mechanism 3 to rotate the holding mechanism 6 by θ2. Further, the processor 301 estimates the moment applied after the holding mechanism 6 is rotated by θ2, and determines whether the estimated moment exceeds the limit range L or not. If the moment applied after rotating the holding mechanism 6 by θ2 exceeds the limit range L, the processor 301 determines that the moment M3 applied to the article 5 rotates the holding mechanism 6 by θ2, as shown in FIG. 7B. Further, the arm mechanism 3 is controlled so that the movement speed is reduced to V3 which is smaller than V2 and does not exceed the limit range L. As a result, the article holding device 1 reduces the speed at which the holding mechanism 6 is moved when the moment applied to the article 5 held by the holding mechanism 6 exceeds the limit range L even when the holding mechanism 6 is rotated. The article 5 can be prevented from falling from the holding mechanism 6 by decelerating.
なお、プロセッサ３０１は、保持機構６を回動及び減速させる制御は、どのような順序であってもよい。例えば、プロセッサ３０１は、任意の経由点で保持機構６を静止した後に保持機構６を回動し、回動が完了してから保持機構６を減速させて移動させてもよい。本実施形態の一例では、プロセッサ３０１は、保持機構６の回動と減速させた移動とを並行して行う。
Note that the processor 301 may perform the control to rotate and decelerate the holding mechanism 6 in any order. For example, the processor 301 may rotate the holding mechanism 6 after stopping the holding mechanism 6 at an arbitrary waypoint, and decelerate and move the holding mechanism 6 after the rotation is completed. In one example of this embodiment, the processor 301 concurrently rotates and decelerates the movement of the holding mechanism 6 .
図８は、実施形態に係る制御装置４が有するプロセッサ３０１の動作フローの一例を示すフローチャートである。プロセッサ３０１は、センサインタフェース３０６を介して検出装置２から物品情報を取得する（ＳＴ１）。プロセッサ３０１は、物品５が集積領域１１に存在するか否かを判定する（ＳＴ２）。物品５が存在しない場合（ＳＴ２、Ｎｏ）、プロセッサ３０１は、制御を終了する。物品５が存在する場合（ＳＴ２、Ｙｅｓ）、プロセッサ３０１は、取得した物品情報に基づいて保持動作計画と解放動作計画を策定する（ＳＴ３）。また、プロセッサ３０１は、アーム機構３の動作性能に基づいて最も動作時間が短くなるように搬送動作計画を策定する（ＳＴ４）。プロセッサ３０１は、策定した保持動作計画に基づいて物品５を保持する（ＳＴ５）。プロセッサ３０１は、策定した搬送動作計画を修正する（ＳＴ６）。プロセッサ３０１は、修正した搬送動作計画に基づいて物品５を搬送する（ＳＴ７）。プロセッサ３０１は、策定した解放動作計画に基づいて物品５を解放し（ＳＴ７）、制御を終了する。
FIG. 8 is a flow chart showing an example of the operation flow of the processor 301 included in the control device 4 according to the embodiment. The processor 301 acquires article information from the detection device 2 via the sensor interface 306 (ST1). The processor 301 determines whether or not the article 5 exists in the stacking area 11 (ST2). If the article 5 does not exist (ST2, No), the processor 301 terminates control. If the article 5 exists (ST2, Yes), the processor 301 formulates a holding operation plan and a release operation plan based on the acquired article information (ST3). Also, the processor 301 formulates a transfer operation plan based on the operation performance of the arm mechanism 3 so as to minimize the operation time (ST4). The processor 301 holds the article 5 based on the formulated holding operation plan (ST5). The processor 301 corrects the transportation operation plan that has been drawn up (ST6). The processor 301 transports the article 5 based on the modified transport operation plan (ST7). The processor 301 releases the article 5 based on the formulated release operation plan (ST7), and ends the control.
図９は、実施形態に係る制御装置４が有するプロセッサ３０１の搬送動作計画の修正の一例を示すフローチャートである。プロセッサ３０１は、策定した搬送動作計画で搬送した際に、搬送動作の中で保持機構６にかかるモーメントが限界範囲Ｌを超えることがあるか否かを判定する（ＳＴ１１）。モーメントが限界範囲Ｌを超えることがある場合（ＳＴ１１、Ｙｅｓ）、搬送動作の中で保持機構６にかかるモーメントが限界範囲Ｌを超えないように保持機構６を回動又は減速させるよう搬送動作計画を修正し（ＳＴ１２）、処理をＳＴ６に戻す。
FIG. 9 is a flowchart showing an example of correction of the transport operation plan of the processor 301 of the control device 4 according to the embodiment. The processor 301 determines whether or not the moment applied to the holding mechanism 6 during the transport operation exceeds the limit range L when transporting according to the formulated transport operation plan (ST11). If the moment may exceed the limit range L (ST11, Yes), the transfer operation is planned such that the holding mechanism 6 is rotated or decelerated so that the moment applied to the holding mechanism 6 does not exceed the limit range L during the transfer operation. is corrected (ST12), and the process returns to ST6.
図１０は、実施形態に係る制御装置４が有するプロセッサ３０１の搬送動作の一例を示すフローチャートである。プロセッサ３０１は、策定した搬送動作計画に基づいて、現在の経由点から次の経由点まで物品を移動させるよう制御し、力覚センサ３４から保持機構６にかかるモーメントを取得する（ＳＴ２１）。プロセッサ３０１は、取得したモーメントが限界範囲Ｌを超えるか否かを判定する（ＳＴ２２）。取得したモーメントが限界範囲Ｌを超える場合（ＳＴ２２、Ｙｅｓ）、プロセッサ３０１は、モーメントが限界範囲Ｌを超えないように保持機構６を回動する（ＳＴ２３）。プロセッサ３０１は、さらに、保持機構を回動させた際にかかるモーメントを推定し、推定したモーメントと限界範囲Ｌに基づいて、保持機構６を減速させる必要があるか否かを判定する（ＳＴ２４）。保持機構６を減速させる必要がある場合（ＳＴ２４、Ｙｅｓ）、プロセッサ３０１は、モーメントが限界範囲Ｌを超えないように保持機構６を減速させる（ＳＴ２５）。プロセッサ３０１は、搬送動作計画に基づいて最終経由点（経由点の終点）に移動したかを判定する（ＳＴ２６）。最終経由点に移動した場合（ＳＴ２６、Ｙｅｓ）、プロセッサ３０１は、処理をＳＴ８に戻す。最終経由点に移動していない場合（ＳＴ２６、Ｎｏ）、プロセッサ３０１は、ＳＴ２１に処理を戻す。
FIG. 10 is a flow chart showing an example of the transport operation of the processor 301 of the control device 4 according to the embodiment. The processor 301 controls the movement of the article from the current waypoint to the next waypoint based on the formulated transport operation plan, and acquires the moment applied to the holding mechanism 6 from the force sensor 34 (ST21). Processor 301 determines whether the acquired moment exceeds limit range L (ST22). If the obtained moment exceeds the limit range L (ST22, Yes), the processor 301 rotates the holding mechanism 6 so that the moment does not exceed the limit range L (ST23). The processor 301 further estimates the moment applied when the holding mechanism is rotated, and determines whether or not it is necessary to decelerate the holding mechanism 6 based on the estimated moment and the limit range L (ST24). . If it is necessary to decelerate the holding mechanism 6 (ST24, Yes), the processor 301 decelerates the holding mechanism 6 so that the moment does not exceed the limit range L (ST25). The processor 301 determines whether the final waypoint (the end point of the waypoints) has been reached based on the transport operation plan (ST26). When moving to the final waypoint (ST26, Yes), the processor 301 returns the process to ST8. When not moving to the final waypoint (ST26, No), the processor 301 returns the process to ST21.
なお、上述の各実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わってもよい。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されてもよい。
In the flowcharts of the above-described embodiments, each step is executed in series. may Also, some steps may be performed in parallel with other steps.
上記したように、実施形態の物品保持装置１は、物品５を吸着し保持する吸着パッド６２を備える保持機構６と、保持機構６を移動及び回動させるアーム機構３と、保持機構６にかかるモーメントを取得する力覚センサ３４と、を備え、力覚センサ３４からモーメントを取得し、取得したモーメントの方向及び大きさが、吸着パッド６２の数及び位置に基づいて算出されるモーメントの方向毎の大きさを示す限界範囲Ｌを超えるか否かを判定し、モーメントが限界範囲Ｌを超える場合、モーメントが限界範囲Ｌを超えないようアーム機構３を制御し保持機構６を回動する物品保持装置１の制御方法で、荷役処理を実施する。
As described above, the article holding device 1 of the embodiment includes the holding mechanism 6 having the suction pad 62 that sucks and holds the article 5, the arm mechanism 3 that moves and rotates the holding mechanism 6, and the holding mechanism 6. and a force sensor 34 that acquires a moment, the moment is acquired from the force sensor 34, and the direction and magnitude of the acquired moment are calculated based on the number and positions of the suction pads 62 for each direction of the moment. Determining whether or not the limit range L indicating the magnitude is exceeded, and when the moment exceeds the limit range L, the arm mechanism 3 is controlled so that the moment does not exceed the limit range L, and the holding mechanism 6 is rotated. Cargo handling processing is performed by the control method of the device 1 .
本実施形態によれば、物品保持装置１は、保持機構６で物品５を保持し、アーム機構３によって保持機構６を移動させる際に力覚センサ３４から保持機構６にかかるモーメントを取得する。これにより、物品保持装置１は、保持機構６にかかるモーメントに基づいてアーム機構３を制御することで物品５の落下等を回避し、安定的に物品を処理することが可能である。
According to this embodiment, the article holding device 1 holds the article 5 with the holding mechanism 6 and acquires the moment applied to the holding mechanism 6 from the force sensor 34 when the holding mechanism 6 is moved by the arm mechanism 3 . As a result, the article holding apparatus 1 can avoid the dropping of the article 5 by controlling the arm mechanism 3 based on the moment applied to the holding mechanism 6, and stably process the article.
また、物品保持装置１は、取得したモーメントが限界範囲Ｌを超えるか否かを判定し、モーメントが限界範囲Ｌを超える場合、アーム機構３が備える回動機構３３を制御してモーメントが限界範囲Ｌを超えないように保持機構６を回動させる。これにより、物品保持装置１は、物品５を移動させる速度を減速させることなく物品が落下することを回避し、安定的に物品を処理することが可能である。
In addition, the article holding device 1 determines whether or not the obtained moment exceeds the limit range L. If the moment exceeds the limit range L, the article holding device 1 controls the rotation mechanism 33 provided in the arm mechanism 3 so that the moment reaches the limit range. Rotate the holding mechanism 6 so as not to exceed L. As a result, the article holding device 1 can avoid dropping the article without slowing down the moving speed of the article 5, and stably process the article.
また、物品保持装置１は、取得したモーメントが保持機構６を回動させた後であっても限界範囲Ｌを超えるか否かを判定し、モーメントが限界範囲Ｌを超える場合、アーム機構３が備える移動機構３２を制御してモーメントが限界範囲Ｌを超えないように保持機構６を移動させる速度を減速させる。これにより、物品保持装置１は、保持機構６の回動及び減速を組み合わせた制御によって、保持機構６の回動のみでは物品５が落下してしまう場合であっても物品５の落下を回避し、安定的に物品を処理することが可能である。
In addition, the article holding device 1 determines whether or not the acquired moment exceeds the limit range L even after the holding mechanism 6 is rotated, and if the moment exceeds the limit range L, the arm mechanism 3 The moving mechanism 32 provided is controlled to reduce the moving speed of the holding mechanism 6 so that the moment does not exceed the limit range L. As a result, the article holding apparatus 1 prevents the article 5 from falling by controlling the rotation and deceleration of the holding mechanism 6 in combination, even if the article 5 would fall if the holding mechanism 6 were only rotated. , it is possible to process articles stably.
また、物品保持装置１は、物品５を保持する前に保持機構６の保持動作計画及びアーム機構３の搬送動作計画を策定する。物品保持装置１は、保持動作計画に基づいて物品５を保持した際に力覚センサ３４からモーメントを取得する。物品保持装置１は、取得したモーメントに基づいて搬送動作計画における保持機構６の移動の際にかかるモーメントを推定する。物品保持装置１は、推定したモーメントが限界範囲Ｌを超えることがあるか否かを判定し、モーメントが限界範囲Ｌを超えることがある場合には、アーム機構３によって保持機構６を回動及び減速させるよう制御して限界範囲Ｌを超えないよう搬送動作計画を修正する。これにより、物品保持装置１は、搬送動作計画に基づいて実際に物品５を搬送する前に、搬送する際に物品５が落下するか否か推定することで物品５の落下を回避し、安定的に物品を処理することが可能である。
In addition, the article holding apparatus 1 formulates a holding operation plan for the holding mechanism 6 and a transfer operation plan for the arm mechanism 3 before holding the article 5 . The article holding device 1 acquires the moment from the force sensor 34 when holding the article 5 based on the holding operation plan. The article holding device 1 estimates the moment applied when the holding mechanism 6 moves in the transport operation plan based on the acquired moment. The article holding apparatus 1 determines whether or not the estimated moment exceeds the limit range L, and if the moment exceeds the limit range L, the arm mechanism 3 rotates and rotates the holding mechanism 6. The transfer operation plan is corrected so as not to exceed the limit range L by controlling to decelerate. As a result, the article holding apparatus 1 avoids dropping the article 5 by estimating whether or not the article 5 will drop during conveyance before actually conveying the article 5 based on the conveyance operation plan. It is possible to process the articles in a systematic way.
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
