WO2016181801A1

WO2016181801A1 - ロボットシステム

Info

Publication number: WO2016181801A1
Application number: PCT/JP2016/062864
Authority: WO
Inventors: 尹　祐根; 宗祐 ▲高▼▲瀬▼; 順央川口; 眞二栗原; 光佐野
Original assignee: Life Robotics Inc
Current assignee: Life Robotics Inc
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2016-04-24
Publication date: 2016-11-17
Anticipated expiration: 2017-11-12
Also published as: JP2016209971A; TW201641232A

Abstract

倉庫等において、比較的狭い通路を自走し、通路に沿って配置された物品保管棚からパーツ等の物品をピッキングすることのできるロボットシステムを提供すること。　ロボットシステムは、走行路面上の誘導タグ又はマップに従って所要の物品を保管している物品保管棚まで自走する自走台車１００と、物品保管棚から所要の物品をピッキングする、自走台車に載置されたロボットアーム機構１とを具備する。ロボットアーム機構１は、筒形状の基部３と、基部の中心線に平行な第１回転軸回りに回転するねじり回転関節部Ｊ１と、第１回転軸に垂直な第２回転軸回りに回転する曲げ回転間接部Ｊ２と、第２回転軸に垂直な移動軸に沿って直動伸縮をするアーム部を備えた直動伸縮関節部Ｊ３と、アーム部２の先端に装備される直交３軸の回転軸を有する手首部４と、手首部に装備される手先効果器１６とを有する。

Description

ロボットシステム

　本発明の実施形態は、ロボットシステムに関する。

　近年、書籍や各種商品の配送センタや製造・組み立て工場において、書籍や各種商品、パーツ等の物品を保管する倉庫内の保管棚を作業員の作業場所までロボットシステムにより搬送させることにより配送等の作業効率化を図ることが実用されている。このロボットシステムは保管棚の搬送に用いられるものであり、保管棚から必要な書籍や各種商品、パーツ等の物品をピッキングする機能は備えていない。

　そのようなロボットの多くは垂直多関節部アーム機構を備えており、垂直多関節部アーム機構には位置に関して３自由度（ｘ，ｙ，ｚ）、姿勢に関して３自由度（φ，θ，ψ）が要求され、手先を移動するためには関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３の連動回転を必要とするため特に肘部と呼ばれる関節部Ｊ２は手先の動きに比べて前後、上下、左右に大きく張り出して動くこととなり、また特異点の近傍では非常に高速に動くことがある。

　そのために配送センタや製造・組み立て工場の保管棚等に囲まれた比較的狭く、また作業員と協働するような通路等の環境ではロボットにピッキング作業を担当させることは実際上困難であった。

　目的は、倉庫等において、比較的狭い通路を自走し、通路に沿って配置された物品保管棚からパーツ等の物品をピッキングすることのできるロボットシステムを提供することにある。

　本実施形態に係るロボットシステムは、走行路面上の誘導タグ又はマップに従って所要の物品を保管している物品保管棚まで自走する自走台車と、前記物品保管棚から前記所要の物品をピッキングする、前記自走台車に載置されたロボットアーム機構とを具備する。ロボットアーム機構は、筒形状の基部と、前記基部の中心線に平行な第１回転軸回りに回転するねじり回転関節部と、前記第１回転軸に垂直な第２回転軸回りに回転する曲げ回転間接部と、前記第２回転軸に垂直な移動軸に沿って直動伸縮をするアーム部を備えた直動伸縮関節部と、前記アーム部の先端に装備される直交３軸の回転軸を有する手首部と、前記手首部に装備される手先効果器とを有する。

図１は、本実施形態に係るロボットシステムの外観斜視図である。図２は、図１のロボットシステムの側面図である。図３は、図１のロボットシステムの昇降機を示す側面図である。図４は、図１のロボットアーム機構を図記号表現により示す図である。図５は、図１のロボットアーム機構の内部構造を示す図である。図６は、図1のロボットアーム機構の可動領域を示す図である。図７は、図1のロボットシステムの構成を示すブロック図である。

　以下、図面を参照しながら本実施形態に係るロボットシステムを説明する。　
　図１、図２、図３に示すようにロボットシステムは、自走台車１００と、自走台車１００に搭載されるロボットアーム機構１とからなる。自走台車１００は、長方形の台車フレーム１０２を備える。台車フレーム１０２にそれと同形の積載台１０１が昇降機構１０５を介在して積載される。積載台１０１と反対側の台車フレーム１０２の下部にはその前後左右に４つのキャスタ１０３が配設される。なお、図２、図３において紙面右側が自走台車１００の進行方向（前方）とする。台車フレーム１０２の後方の２つのキャスタ１０３は駆動輪であり、図示しない走行モータがギアボックスを介して接続されている。台車フレーム１０２の前方の２つのキャスタ１０３は旋回輪であり、図示しないステアリングモータがギアボックスを介して接続されている。なお、４つのキャスタ１０３はオムニホイール構造として提供されてもよい。オムニホイール構造は周知の通りシャフト上のホイールの回転で前後に移動し、ホイールの円周上に配列された樽型ローラの回転により左右への平行移動が可能となり、それらホイールの回転と樽型ローラの回転との複合的な回転により全方位に平行移動をすることを可能とした構造である。

　昇降機構１０５は、台車フレーム１０２に対して積載台１０１を昇降させるパンタグラフ式昇降装置であって、上枠１０６，１０７と下枠１０８，１０９とがリンク機構を構成してなる。上枠１０６の端部と下枠１０８の端部とは積載台１０１と台車フレーム１０２とにそれぞれ軸支されている。積載台１０１と台車フレーム１０２それぞれにはボールねじ等の直動機構１１１，１２１が設けられる。直動機構１１１，１２１のねじ軸にはモータ（昇降アクチュエータ）が接続され、ナットには上枠１０７の端部と下枠１０９の端部とがそれぞれ軸支されている。モータにより駆動されたねじ軸の軸回転により積載台１０１が台車フレーム１０２に対して昇降する。

　台車フレーム１０２の前方下部には、走行路面上に配設されたそれぞれの場所情報が記録されたＲＦＩＤタグ、バーコードタグ又はQRコード（登録商標）タグ等の誘導タグと通信するためのリーダライタのＲＦＩＤアンテナ、バーコードリーダ又はQRコード（登録商標）リーダ等の読み取りセンサ４０４が装備されている。

　積載台１０１の後方の幅中央にはロボットアーム機構１が搭載されている。積載台１０１の前方にはロボットアーム機構１でピッキングした物品を収納する収納箱５０が載置される。

　ロボットアーム機構１は、底部において自走台車１００の積載台１０１に設置される筒形状の基部３と、その筒状体の基部３の中心線に一致する水平旋回軸ＲＡ１回りに回転するねじり回転関節部Ｊ１と、水平旋回軸ＲＡ１に垂直な起伏回転軸ＲＡ２回りに回転する曲げ回転間接部Ｊ２と、起伏回転軸ＲＡ２に垂直な移動軸ＲＡ３に沿ってアーム部２が直動伸縮をする直動伸縮関節部Ｊ３と、アーム部２の先端に装備される直交３軸の回転軸ＲＡ４，ＲＡ５，ＲＡ６を有する手首部４を有する。

　手首部４の先端には作業を実行する手先効果器（エンドエフェクタ）としてここではハンド部１６が装備される。第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５に係る手首起伏可動範囲を拡大するためにハンド部１６はその中心軸が手首部４の第６関節部Ｊ６の回転軸ＲＡ６に一致する、少なくとも平行になる向きで手首部４の第６関節部Ｊ６に取り付けられる。手先効果器としては、開閉する２指１６１，１６２により物品（ワーク）を把持するハンド部１６に限定されず、吸着部、ドリル等の作業ツール、さらにはカメラ、ディスプレイであってもよい。手首部４の先端には任意の種類の手先効果器に交換することができるアダプタが設けられていてもよい。

　図４にはロボットアーム機構１を図記号表現により示している。説明の便宜上ロボット座標系Σｂを既定する。ロボット座標系Σｂは、第１関節部Ｊ１の鉛直な回転軸ＲＡ１とロボットアーム機構１の基部３の底面ＢＰとの交点を原点、回転軸ＲＡ１をＺｂ軸とした回転座標系として定義する。Ｙｂ軸を第２関節部Ｊ２の水平な回転軸ＲＡ２と平行に既定する。Ｘｂ軸を回転軸ＲＡ１，ＲＡ２にともに垂直に既定する。

　ロボットアーム機構１は、根元３軸を構成する第１関節部Ｊ１と第２関節部Ｊ２と第３関節部Ｊ３、さらに手首３軸を構成する第４関節部Ｊ４と第５関節部Ｊ５と第６関節部Ｊ６とにより３つの位置自由度と３つの姿勢自由度を実現する。

　第１関節部Ｊ１は、第１支持部１１ａと第２支持部１１ｂとの間に配設されており、回転軸ＲＡ１を中心としたねじり回転関節として構成されている。第２関節部Ｊ２は回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ回転関節として構成される。第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２が第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１に交差しない、つまり回転軸ＲＡ２は回転軸ＲＡ１に対して第１回転軸ＲＡ１の方向（Ｚb軸方向）だけでなく、それに加えてＸb軸の方向に関してもオフセットするよう、第２関節部Ｊ２は第１関節部Ｊ１に対して配置される。

　第３関節部Ｊ３は移動軸ＲＡ３を中心とした直動伸縮機構として構成される。第３関節部Ｊ３の直動伸縮機構については後述する。第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３は第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２に対して垂直な向きに設けられる。第２関節部Ｊ２の回転角がゼロ度、つまりアーム部２の起伏角がゼロ度であってアーム部２が水平な基準姿勢においては、第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３は、第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２に垂直な方向に設けられる。第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３が第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２に交差しない、つまり移動軸ＲＡ３は回転軸ＲＡ２に対して回転軸ＲＡ２と移動軸ＲＡ３とに垂直な方向に関してオフセットするよう、第３関節部Ｊ３は第２関節部Ｊ２に対して配置される。

　第４関節部Ｊ４は回転軸ＲＡ４を中心としたねじり関節として構成される。第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４は第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３に略一致するよう配置される。第５関節部Ｊ５は回転軸ＲＡ５を中心とした曲げ関節として構成される。第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５は第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３及び第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４に略直交するよう配置される。第６関節部Ｊ６は回転軸ＲＡ６を中心としたねじり関節として構成される。第６関節部Ｊ６の回転軸ＲＡ６は第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４及び第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５に略直交するよう配置される。第６関節部Ｊ６は手先効果器としてのハンド部を旋回するために設けられており、その回転軸ＲＡ６が第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４及び第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５に略直交する曲げ関節として実装されていてもよい。

　本実施形態では、第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１と第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２とのオフセット距離Ｌ１２と、第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２と第３関節部Ｊ３の回転軸ＲＡ３とのオフセット距離Ｌ２３とが相違するものとしてロボットアーム機構１の構造を設定している。また手首曲げ関節部Ｊ５と手首曲げ関節部Ｊ６とのオフセット距離Ｌ１２を、オフセット距離Ｌ１２とオフセット距離Ｌ２３との差距離とが相違するものとしてロボットアーム機構１の構造を設定している。これら構造に加えて、第３関節部Ｊ３として直動伸縮機構を採用したことにより、根元３自由度及び手首３自由度を確保しながら、肘部が存在せず、特異点が存在しないロボットアーム機構１を実現している。

　つまり、第２関節部Ｊ２が基準姿勢から９０度上方に回転し、第３関節部Ｊ３の回転軸ＲＡ３が鉛直な屹立姿勢にあるとき、同じねじり回転関節としての関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１と手首関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４が同軸にはならずオフセットした状態となる。同様に同じねじり回転関節としての関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１と手首関節部Ｊ６の回転軸ＲＡ６が同軸にはならずオフセットした状態となる。

　基部３を成すアーム支持体（第１支持体）１１ａは、第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１を中心に形成される円筒形状の中空構造を有する。第２支持部１１ｂは第１支持部１１ａに連続する中空構造を有する。第３支持部１１ｃは第１支持部１１ａ及び第２支持部に連通する鱗状の中空構造を有する。第３支持部１１ｃは、第２関節部Ｊ２の曲げ回転に伴ってその後部が第２支持部１１ｂに収容され、また送出される。アーム部２の直動関節部を構成する第３関節部Ｊ３の後部はその収縮により第１支持部１１ａと第２支持部１１ｂの連続する中空構造の内部に収納される。

　上記の通り直動伸縮構造を備えた第３関節部Ｊ３は本実施形態に係るロボットアーム機構１の特徴的構造物をなす。第３関節部Ｊ３が備える直動伸縮距離の長さは、図５に示す構造により達成される。第１連結コマ列２０と第２連結コマ列２１とを有する。アーム部２が水平に配置される基準姿勢では、第１連結コマ列２０は第２連結コマ列２１の上部に位置し、第２連結コマ列２１は第１連結コマ列２０の下部に位置する。

　第１連結コマ列２０は、略平板形状を有し、背面方向と表面方向とともに屈曲可能な状態でピンにより列状に連結される複数の第１連結コマ２２からなる。第２連結コマ列２１は、同一の断面コ字形状を有し、ピンにより背面箇所において列状に連結される複数の第２連結コマ２３からなる。第２連結コマ２３の端面どうしが当接することにより第２連結コマ列２１はそのピンによる連結側（内側）には屈曲可能であるがその反対側には屈曲不可な性質を備える。第１連結コマ列２０は第２連結コマ列２１と先端部おいて結合コマ２６により結合される。結合コマ２６は、第１連結コマ２２と第２連結コマ２２とが一体的になった形状を有している。結合コマ２６が始端となって、第３支持部１１ｃから第２連結コマ列２１が第１連結コマ列２０に送り出されるときには第１、第２連結コマ列２０、２１は射出部３０で接合される。第１連結コマ列２０と第２連結コマ列２１とが接合状態が保持されたとき、第１連結コマ列２０と第２連結コマ列２１の屈曲は制限され、それにより第１連結コマ列２０と第２連結コマ列２１とにより一定の剛性を備えた柱状体が構成される。第１連結コマ列２０と第２連結コマ列２１とが互いに離反するとき、屈曲制限を解除され、それぞれが屈曲可能状態に復帰する。第１連結コマ列２０と第２連結コマ列２１とは射出部３０の後方で離反され、それぞれが屈曲可能状態となり、第２連結コマ列２１は内側に屈曲され、それと同じ方向（内側）に第１連結コマ列２０も屈曲して、基部３の内部に別体として収容される。

　第１連結コマ２２の内面には図示しないが個々にリニアギアが形成されている。リニアギアは第１連結コマ２１が直線状になったときに連結され、連続的なリニアギアを構成する。第１連結コマ２２は第３支持体１１ｃ内でローラ４０とドライブギア５３との間に挟まれる。リニアギアはドライブギア５３に噛み合わされる。モータ５５によりドライブギア５３が順回転することにより第１連結コマ列２０は第２連結コマ列２１とともに送り出される。その際、第１連結コマ列２０と第２連結コマ列２１とは第３支持体１１ｃの開口付近に設けられた射出部３０の上下ローラ３１、３２に挟まれ、相互に押圧され、接合された状態で第３移動軸ＲＡ３に沿って直線的に送り出される。モータ５５によりドライブギア４０が逆回転することにより第１連結コマ列２０は第２連結コマ列２１を伴って射出部３０の後方において接合状態を解除され、互いに離反される。離反された第１連結コマ列２０と第２連結コマ列２１とはそれぞれ屈曲可能な状態になり、第２、第３支持体１１ｂ、１１ｃの内部に設けられたガイドレールにガイドされて第１回転軸ＲＡ１に沿う方向に屈曲され、基部３の内部に収容される。

　図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように直動伸縮関節部Ｊ３は伸張し、また収縮する。図６（ｃ）に示すようにロボットアーム機構１の水平方向に関する可動領域は、直動伸縮関節部Ｊ３が最も伸張したときの回転軸ＲＡ１からアーム部２の先端の注目点までのアーム長ＲＬ１（ｌｏｎｇ）を半径として、ロボットアーム機構１の構造上の制限を加味して設計された所定の旋回角度を中心角とする扇形状で与えられる。図６（ｄ）に示すようにロボットアーム機構１の鉛直方向に関する可動領域は、直動伸縮関節部Ｊ３が最も伸張したときの回転軸ＲＡ２からアーム部２の先端の注目点までのアーム長ＲＬ２を半径として、ロボットアーム機構１の構造上の制限を加味して設計された所定の起伏角度を中心角とする扇形状で与えられる。

　本実施形態に係るロボットシステムのロボットアーム機構１は、従来の多関節アーム機構のような肘関節がなく、特異点も存在しないことから、不測に肘関節が後方や側方等に過度な速度で扇形状の可動領域から張り出す事態が生じることなく、しかも柱状体としてのアーム部２の直線的な動きからそのアーム部２や手先の軌道を周囲の人間が予測することは比較的容易である。従って倉庫等において、比較的狭い通路を自走し、通路両側に配置された物品保管棚からパーツ等の物品をピッキングすることが可能となる。

　図７は、本実施形態に係るロボットシステムの構成図である。本実施形態に係るロボットアーム機構１の関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５、Ｊ６にはそれぞれステッピングモータ及びモータドライバ等からなるアクチュエータ２０１が設けられている。各アクチュエータ２０１のドライブシャフトには、一定の回転角ごとにパルスを出力するロータリーエンコーダ２０２が接続されている。この出力パルスはカウンタで加減算されることにより関節角度が測定される。ハンド１６の２指にアクチュエータ２０３が設けられている。アクチュエータ２０３のドライブシャフトには、一定の回転角ごとにパルスを出力するロータリーエンコーダ２０４が接続されている。この出力パルスはカウンタで加減算されることによりハンド開度が測定される。なお、図示しないが自走台車１００には電源ユニットが搭載され、アクチュエータ２０１、ロータリーエンコーダ２０２、その他ロボットシステム全ての電力供給をまかなっている。

　自走台車１００には走行モータ１１３、ステアリングアクチュエータ１１５、さらに昇降アクチュエータ１１７が装備され、それぞれのドライブシャフトには走行距離、方位（操舵角）、昇降高を計測するためのロータリーエンコーダ１１４，１１６，１１８が接続されている。

　動作制御装置３００は、システム制御部１０１に制御／データバス３１０を介してピッキング制御部３０９、手先軌道計算部３０８、マップ記憶部３０５、走行経路計算部３０６、走行制御部３０７、リーダ／ライタ３０２，３０３、加速度センサインタフェース３０４が接続されてなる。システム制御部１０１には、ピッキング指示及びピッキング対象の物品を特定する情報からなるピッキングオーダを入力する等のピッキング管理担当者（操作者）が各種指示を入力するための操作デバイス４０１とその操作画面を表示するための表示デバイス４０２とが接続される。典型的には操作デバイス４０１と表示デバイス４０２はタブレット式コンピュータで構成される。なおピッキング動作期間以外の走行期間等においてはロボットアーム機構１はシステム制御部１０１の制御により初期姿勢として例えばアーム２は最も収縮され、鉛直下向きの姿勢に配置される。この初期姿勢は安定走行及び手先軌道計算時の計算処理工数の削減に有効である。

　マップ記憶部３０５には、倉庫内の通路及び通路に沿った保管棚のレイアウト、さらに個々の物品が保管されている保管棚及び棚位置を特定するためのマップ情報が記憶される。リーダ／ライタ３０２は、ハンド１６、手首部４、又はその両方に固定又は着脱自在に装備されたＲＦＩＤアンテナ４０３を介して物品又は保管棚に貼付されたＲＦＩＤタグに記録された物品情報を読み取る。ＲＦＩＤアンテナ４０３をハンド１６に装備させるとき、ハンド１６の２指１６１，１６２間にＲＦＩＤアンテナ４０３を配置させることが望ましい。

　リーダ／ライタ３０３は、通路に埋設されたＲＦＩＤタグからそれぞれの場所情報を、自走台車１００に装備されたＲＦＩＤアンテナ４０４を介して読み取る。自走台車１００には加速度センサ４０５が設けられる。加速度センサ４０５による加速度情報は加速度センサインタフェース３０４を介して読み取られる。

　走行経路計算部３０６は、マップ情報を用いて、操作デバイス４０１を介して指示されたピッキング対象の物品が保管されている保管棚及び棚位置（棚段）を特定するとともに現在位置からその保管棚に対する基準停止位置までの最短となる走行経路を計算する。保管棚に対する基準停止位置とは保管棚の例えば通路側中心に対して自走台車１００の例えば前後中心が一致する位置をいう。複数の物品がピッキング対象として指示されたとき、それら複数の物品をピッキングする最短の順路が計算される。

　走行制御部３０７は、計算された走行経路に従って自走台車１００を走行させるために、ＲＦＩＤアンテナ４０３を介してＲＦＩＤタグから受信した路面の位置情報及び加速度センサ４０５からの加速度情報に基づいて実際の走行軌道を補正しながら走行モータ１１３及びステアリングアクチュエータ１１５を制御する。それにより所要の保管棚に対して自走台車１００が基準停止位置に停止する。さらに走行制御部３０７は、オーダされた物品が保管されている保管棚の棚位置（棚段）に対して積載台１０１が基準高に配置されるよう昇降アクチュエータ１１７を制御する。ピッキング動作開始時には、自走台車１００はオーダされた物品が保管されている保管棚に対して基準停止位置であって、さらに積載台１０１はオーダされた物品が載置されている棚に対して基準高に配置される。それによりロボットアーム機構１と、オーダされた物品が保管されている保管棚の所要の棚との相対的位置は定常位置に配置される。

　手先軌道計算部３０８は、関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５、Ｊ６各々の関節変数（関節角度、関節伸縮長）に基づいて、アーム構造のリンクパラメータに応じて既定された同次変換行列に従って順運動学によりロボット座標系から見たハンド部１６の現在の位置と手先姿勢とを計算する。

　手先軌道計算部３０８は、ハンド部１６の手先基準点（把持中心点）の現在位置・姿勢から、ピッキング対象の物品が保管されている保管棚上の位置・向き（最終目標位置・姿勢）までの手先軌道を計算する。典型的には現在位置・姿勢から最終目標位置・姿勢までの軌道上の単位時間（制御周期、例えば１０ｍｓ）毎の複数の目標位置を計算する。具体的には軌道計算部１０５は、予めプリセットされている、手先の現在位置、現在姿勢、手先の最終目標位置、最終目標姿勢をパラメータとする多項式に、各関節パラメータを代入することにより手先の軌道（以下、手先軌道という）を計算し、その手先軌道上に単位時間毎の目標位置を計算する。軌道計算方法としては任意の方法が採用される。単位時間は制御周期として固定値であり、例えば１０ｍｓに設定されている。軌道計算部１０５は、手先を現在位置から最終目標位置への移動に要する目標時間幅と単位時間とに基づいて、目標位置の数を決定し、単位時間毎の手先軌道上の手先の目標位置を計算する。例えば、目標位置は、手先基準点の位置と手先姿勢との両方を与えるパラメータとする。目標時間は、手先の現在位置と手先の最終目標位置との距離に応じて自動的に決定される。例えば、手先軌道は、手先の現在位置と手先の最終目標位置とを結ぶ直線軌道として計算される。

　ピッキング制御部３０９は、手先の現在位置と手先の最終目標位置との間の複数の目標位置に関する複数の関節変数ベクトルを計算する。なお、関節変数ベクトルとは関節部Ｊ１－Ｊ６の６つの関節変数、つまり回転関節部Ｊ１、Ｊ２、Ｊ４－Ｊ６の回転角と直動伸縮関節部Ｊ３のアーム伸縮長とからなる。ピッキング制御部３０９は、関節部Ｊ１－Ｊ６のアクチュエータ２０１のモータドライバに単位時間ごとに関節変数を指令値として出力する。モータドライバは単位時間で、ロータリーエンコーダ２０２の出力パルスを計数しながら、指令された関節変数（関節角度、伸縮長）に変位するようステッピングモータにパルスを出力する。

　ピッキング制御部３０９はハンド部１６が最終目標位置。姿勢に移動したとき、物品に貼付されたＲＦＩＤタグからその物品情報をハンド部１６の２指１６１，１６２間に装備されたＲＦＩＤアンテナ４０３を介して読み取り、ピッキングオーダの物品情報と照合する。その物品がピッキングオーダに一致するとき、ピッキング制御部３０９は物品形状・寸法に応じた把持動作を実行させるためにハンドアクチュエータ２０３に指令値を出力する。ハンド部１６で物品を把持した後、ピッキング制御部３０９はハンド部１６を下方に配置されている収容箱５０に移動させ、その位置で物品を開放し、収容箱５０に収納させる。

　このように本実施形態ではロボットシステムのロボットアーム機構１は従来の多関節アーム機構のような肘関節がなく、特異点も存在しないことから、不測に肘関節が後方や側方等に過度な速度で扇形状の可動領域から張り出す事態が生じることなく、しかも柱状体としてのアーム部２の直線的な動きからそのアーム部２や手先の軌道を周囲の人間が予測することは比較的容易であり、従って倉庫等において、比較的狭い通路を自走し、通路両側に配置された物品保管棚からパーツ等の物品をピッキングすることが可能であり、さらにその作業を近傍の作業員と協同しながら実行することも可能である。

　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

　１…ロボットアーム機構（多関節アーム機構）、２…アーム部、３…基部、Ｊ１，Ｊ２，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６…回転関節部、Ｊ３…直動伸縮関節部、１１ａ…第１支持体、１１ｂ…第２支持体、１１ｃ…第３支持体、２０…第１連結コマ列、２１…第２連結コマ列、２２…第１連結コマ、２３…第２連結コマ、１００…自走台車、１０１…積載台、１０２…台車フレーム、１０５…昇降機構。

Claims

　走行路面上の誘導タグ又はマップに従って所要の物品を保管している物品保管棚まで自走する自走台車と、
　前記物品保管棚から前記所要の物品をピッキングする、前記自走台車に載置されたロボットアーム機構とを具備し、
　前記ロボットアーム機構は、
　筒形状の基部と、
　前記基部の中心線に平行な第１回転軸回りに回転するねじり回転関節部と、
　前記第１回転軸に垂直な第２回転軸回りに回転する曲げ回転間接部と、
　前記第２回転軸に垂直な移動軸に沿って直動伸縮をするアーム部を備えた直動伸縮関節部と、
　前記アーム部の先端に装備される直交３軸の回転軸を有する手首部と、
　前記手首部に装備される手先効果器とを有することを特徴とするロボットシステム。
　前記直動伸縮関節部は、
　屈曲可能に連結された複数の連結コマと、前記連結コマの屈曲が拘束されることにより柱状体が前記アーム部として構成される、
　前記柱状体を支持する射出部と、
　前記連結コマを屈曲可能な状態で前記基部内に収納する収納部とを有することを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
　前記自走台車は、前記ロボットアーム機構を昇降する昇降機構を備えることを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
　前記自走台車に装備された前記誘導タグの読み取りセンサをさらに備えることを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
　前記読み取りセンサはＲＦＩＤタグ又はバーコードのリーダであることを特徴とする請求項４記載のロボットシステム。
　前記手先効果器又は前記手首部に着脱自在に装備される、前記物品に付されたＲＦＩＤタグ又はバーコードのリーダをさらに備えることを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。