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WO2024009408A1 - ロボットシステム、ロボット制御方法及びロボット制御プログラム - Google Patents

ロボットシステム、ロボット制御方法及びロボット制御プログラム Download PDF

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Publication number
WO2024009408A1
WO2024009408A1 PCT/JP2022/026760 JP2022026760W WO2024009408A1 WO 2024009408 A1 WO2024009408 A1 WO 2024009408A1 JP 2022026760 W JP2022026760 W JP 2022026760W WO 2024009408 A1 WO2024009408 A1 WO 2024009408A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hand
robot
gripping
workpiece
fingers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2022/026760
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
響 入江
裕規 高山
敏行 本間
吉平 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd, Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to JP2024531806A priority Critical patent/JP7752771B2/ja
Priority to PCT/JP2022/026760 priority patent/WO2024009408A1/ja
Publication of WO2024009408A1 publication Critical patent/WO2024009408A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices

Definitions

  • the technology disclosed herein relates to a robot system, a robot control method, and a robot control program.
  • the robot system disclosed in Patent Document 1 includes a robot arm provided with a hand.
  • the hand is provided with a plurality of fingers that perform opening and closing operations.
  • This robot system uses a robot arm to move a hand appropriately and grips a workpiece with the hand.
  • the hand is configured to be able to change the posture of the fingers on the hand.
  • a robot system realizes appropriate gripping of a workpiece by switching the posture of the fingers depending on the situation of the workpiece to be gripped.
  • Patent Document 1 When picking a target work from among multiple works, the difficulty level of grasping the work varies depending on the surrounding situation of the target work, such as the degree of crowding of the work. Various efforts have been made to efficiently pick workpieces under such circumstances.
  • the improvement of the hand disclosed in Patent Document 1 is one of them.
  • the robot system of the present disclosure includes a robot arm, a hand connected to the robot arm, which is provided with a plurality of fingers that perform an opening/closing operation, and a gripping operation in which the hand grips a target workpiece from among a plurality of workpieces.
  • a robot arm and a control device that causes the hand to execute the robot arm, the control device forming an entry space for the finger around the target work by shifting at least one of the target work and the work around the target work with the finger.
  • the robot arm and the hand are caused to perform a shifting motion, and then the robot arm and the hand are caused to perform the grasping motion.
  • the robot control method of the present disclosure is a robot control method for controlling a robot equipped with a robot arm and a hand connected to the robot arm, which is provided with a plurality of fingers that perform opening/closing operations. causing the robot arm and the hand to perform a shifting operation of forming an entry space for the fingers around the target work by shifting at least one of the target work and the work around the target work with the fingers; and the shifting operation. and then causing the robot arm and the hand to perform a gripping operation to grip the target workpiece.
  • the robot control program of the present disclosure is a robot control program for causing a computer to realize a function of controlling a robot including a robot arm and a hand connected to the robot arm, which is provided with a plurality of fingers that perform opening and closing operations.
  • the robot arm and the hand perform a shifting operation of forming an entry space for the finger around the target work by shifting at least one of the target work and the work around the target work among the plurality of work with the finger.
  • a computer is made to realize a function of causing the robot arm and the hand to execute a grasping operation of grasping the target workpiece after the shifting operation.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a robot system.
  • FIG. 2 is a schematic front view of the hand.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic hardware configuration of the control device.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the control system of the control section.
  • FIG. 5 is a flowchart of the picking operation.
  • FIG. 6 is a flowchart of the second gripping operation.
  • FIG. 7 is a flowchart of the first gripping operation.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of the hand showing a state in which the fingers are in contact with the workpiece in the first gripping operation.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the hand showing a state in which the fingers shift the surrounding workpiece in the first shifting motion of the first grasping motion.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the hand showing a state in which the fingers shift the surrounding workpiece in the first shifting motion of the first grasping motion.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of the hand showing a state in which the fingers have reached the grasping position in the first shifting operation.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of the hand showing a state in which the fingers grip the workpiece after the first shifting operation.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of the hand showing a state in which the workpiece is not shifted by the first shifting operation.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of the hand showing a state in which the fingers shift the target workpiece in the second shifting motion of the first grasping motion.
  • FIG. 14 is a schematic diagram of the hand showing a state in which the fingers have reached the grasping position in the second shifting operation.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of the hand showing a state in which the fingers grip the workpiece after the second shifting operation.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a robot system 100.
  • the robot system 100 includes a robot 1 and a control device 4.
  • the robot system 100 performs a picking operation in which the robot 1 grasps and transports a target work Wa from among a plurality of works W.
  • a plurality of works W are housed in a first container C1.
  • the plurality of works W are stacked in bulk in the first container C1.
  • the work W is an ordered product, part, assembly, or the like.
  • the robot system 100 transports the workpiece W from the first container C1 to the second container C2.
  • the robot 1 is an industrial robot.
  • the robot 1 includes a robot arm 11 and a hand 2 connected to the robot arm 11 and provided with fingers 21 for opening and closing operations.
  • the robot arm 11 is configured to operate in three dimensions.
  • the robot arm 11 changes the position and posture of the hand 2.
  • the robot arm 11 is a vertically articulated robot arm.
  • the robot arm 11 includes a plurality of links 12, joints 13 connecting the plurality of links 12, a servo motor 14 (see FIG. 3) that rotationally drives the plurality of joints 13, and an encoder that detects the rotational position of the servo motor 14. 31 (see FIG. 3).
  • a link 12 located at one end of the robot arm 11 is connected to the base 10 via a joint 13 so as to be rotatable around a rotation axis extending in the vertical direction.
  • the robot arm 11 may be a horizontal multi-joint type, a parallel link type, a rectangular coordinate type, a polar coordinate type robot arm, or the like.
  • the hand 2 is an end effector of the robot arm 11.
  • the hand 2 is connected to the tip of the robot arm 11.
  • the hand 2 is connected to one of the plurality of links 12 at the end opposite to the link 12 connected to the base 10 .
  • the hand 2 can take various postures depending on the movement of the robot arm 11.
  • the robot system 100 may further include a vision sensor 51 that photographs the plurality of works W.
  • the vision sensor 51 acquires three-dimensional information of a plurality of works W.
  • the vision sensor 51 acquires three-dimensional information using a stereo method.
  • the vision sensor 51 acquires, for example, point cloud data as three-dimensional information, that is, three-dimensional coordinates of many points on the surface of the article.
  • the vision sensor 51 is arranged at a position where three-dimensional information of the plurality of works W in the first container C1 can be acquired, for example, above the first container C1.
  • the vision sensor 51 outputs the acquired three-dimensional information to the control device 4.
  • the vision sensor 51 may acquire three-dimensional information using any method such as a TOF (Time of Flight) method.
  • TOF Time of Flight
  • FIG. 2 is a schematic front view of the hand 2.
  • the hand 2 has a hand body 20 and two fingers 21 provided on the hand body 20.
  • the hand body 20 is rotatably connected to the link 12 of the robot arm 11 about a predetermined rotation axis A.
  • the two fingers 21 are arranged side by side in a predetermined opening/closing direction X.
  • the two fingers 21 are arranged symmetrically with respect to a central axis Z that is substantially orthogonal to the opening/closing direction X.
  • the center axis Z is aligned with the rotation axis A substantially on a straight line.
  • the two fingers 21 perform an opening/closing operation in the opening/closing direction X.
  • the direction parallel to the central axis Z will be referred to as the central axis Z direction.
  • the hand 2 further includes a servo motor 24 that causes the two fingers 21 to perform opening and closing operations, and an encoder 32 that detects the rotational position of the servo motor 24.
  • each finger 21 is provided with a set of a servo motor 24 and an encoder 32. The two fingers 21 move independently in the opening/closing direction X.
  • the fingers 21 extend in a direction intersecting the opening/closing direction X, specifically, in the direction of the central axis Z.
  • Finger 21 is formed of an elastic member.
  • the finger 21 has a first portion 22 and a second portion 23.
  • the first portion 22 is connected to the hand body 20 so as to be movable in the opening/closing direction X.
  • the second portion 23 is connected to the first portion 22.
  • the first portion 22 and the second portion 23 are aligned in the central axis Z direction.
  • the second portion 23 is formed to be more flexible than the first portion 22.
  • the elastic modulus of the second portion 23 is lower than the elastic modulus of the first portion 22.
  • the first portion 22 is made of metal.
  • the second portion 23 is formed of an elastic member.
  • the second portion 23 is made of elastomer, rubber, or resin.
  • a force sensor 25 that detects the force acting on the second portion 23 is provided at the connecting portion between the first portion 22 and the second portion 23.
  • the force sensor 25 detects at least a force in the central axis Z direction and a force in the opening/closing direction X.
  • the force sensor 25 detects forces in three orthogonal axes directions including the central axis Z direction and the opening/closing direction X, and moments around the three axes.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic hardware configuration of the control device 4.
  • the control device 4 causes the robot arm 11 and the hand 2 to perform a gripping operation in which the hand 2 grips a target workpiece Wa from among the plurality of workpieces W.
  • the detection results of the encoder 31, the encoder 32, and the force sensor 25 are input to the control device 4.
  • the control device 4 operates the robot arm 11 and the hand 2 by controlling the servo motor 14 and the servo motor 24. Furthermore, three-dimensional information from the vision sensor 51 is input to the control device 4 .
  • the control device 4 determines a target work Wa from among the plurality of works W based on the three-dimensional information from the vision sensor 51, and controls the movements of the robot arm 11 and the hand 2 based on the three-dimensional information from the vision sensor 51. to be determined.
  • the control device 4 includes a main control device 40, a first servo amplifier 41, and a second servo amplifier 42.
  • the main controller 40 controls the robot arm 11 via a first servo amplifier 41 and controls the hand 2 via a second servo amplifier 42 .
  • the main controller 40 outputs command values regarding the rotational position, rotational speed, or rotational acceleration of each servomotor 14 of the robot arm 11 to the first servo amplifier 41.
  • the first servo amplifier 41 applies a motor current to each servo motor 14 according to a command value from the main controller 40 .
  • the first servo amplifier 41 performs feedback control of the motor current based on the detection results of each encoder 31. Thereby, the control device 4 moves the hand 2 to the target position.
  • the main controller 40 also outputs command values regarding the rotational position, rotational speed, or rotational acceleration of each servomotor 24 of the hand 2 to the second servo amplifier 42 .
  • the second servo amplifier 42 applies a motor current to each servo motor 24 according to a command value from the main controller 40 . At this time, the second servo amplifier 42 performs feedback control of the motor current based on the detection results of each encoder 32. Thereby, the control device 4 causes the finger 21 to perform the opening/closing operation.
  • the main controller 40 includes a control section 43, a storage section 44, and a memory 45.
  • the control unit 43 controls the entire main control device 40.
  • the control unit 43 performs various calculation processes.
  • the control unit 43 is formed of a processor such as a CPU (Central Processing Unit).
  • the control unit 43 may be formed of an MCU (Micro Controller Unit), an MPU (Micro Processor Unit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), a PLC (Programmable Logic Controller), a system LSI, or the like.
  • the storage unit 44 stores programs executed by the control unit 43 and various data. Specifically, the storage unit 44 stores a robot control program 44a and a recognition model 44b. Furthermore, the storage unit 44 stores teaching data for operating the robot 1.
  • the storage unit 44 is formed of a nonvolatile memory, an HDD (Hard Disc Drive), an SSD (Solid State Drive), or the like.
  • Each memory 45 temporarily stores data and the like.
  • the memory 45 is formed of volatile memory.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the control system of the control unit 43.
  • the control unit 43 implements various functions by reading the robot control program 44a from the storage unit 44 into the memory 45 and developing it. Specifically, the control unit 43 functions as a sensor control unit 46, a space recognition unit 47, and an operation control unit 48.
  • the sensor control unit 46 controls the vision sensor 51.
  • the sensor control unit 46 causes the vision sensor 51 to acquire three-dimensional information, and receives the three-dimensional information from the vision sensor 51.
  • the space recognition unit 47 recognizes the space around the work W based on the three-dimensional information of the plurality of works W. Specifically, the space recognition unit 47 uses the recognition model 44b to determine the gripping position of the workpiece W and the accuracy with which it can be gripped without interfering with other workpieces W (hereinafter referred to as "grasping accuracy") from three-dimensional information. seek.
  • the recognition model 44b recognizes the workpiece W that can be gripped by the hand 2 based on the three-dimensional information, and determines the gripping position and gripping accuracy of the grippable workpiece W.
  • the recognition model 44b is a learned model by machine learning, and is generated in advance and stored in the storage unit 44.
  • the trained model is also called AI (Artificial Intelligence), a classifier, or a classification learner.
  • Machine learning can utilize various known techniques, such as reinforcement learning or deep learning.
  • recognition model 44b includes a neural network.
  • the neural network is a convolutional neural network (CNN).
  • the recognition model 44b assumes that the access direction of the hand 2 is not limited to the vertical direction, and that the hand 2 accesses the workpiece from a direction inclined to the vertical direction. It is determined whether W can be grasped or not.
  • the gripping position may also include an access direction to the gripping position.
  • the recognition model 44b also considers the size of the space around the workpiece W when determining the gripping accuracy.
  • the gripping accuracy has a correlation with the size of the space around the workpiece W.
  • the space recognition unit 47 determines the space around the workpiece W in the form of gripping accuracy based on the three-dimensional information of the plurality of workpieces W.
  • the motion control unit 48 causes the robot 1 to perform a grasping motion.
  • the gripping operation includes at least movement of the hand 2 to the gripping position and gripping of the work W by the fingers 21 at the gripping position.
  • the operation control unit 48 calculates the commanded position of the hand 2, and causes the first servo amplifier 41 to apply a motor current to each servo motor 14 so that the hand 2 moves to the commanded position. . Thereby, the robot arm 11 operates so that the hand 2 is positioned at the commanded position. At this time, the operation control unit 48 sets an upper limit for the speed or acceleration of the robot arm 11 or the hand 2, and controls the speed or acceleration of the robot arm 11 or the hand 2 to be below a certain level.
  • the operation control unit 48 executes force control to control the pressing force of the finger 21 on the workpiece W.
  • the motion control unit 48 executes force control when the finger 21 contacts the workpiece W. More specifically, the motion control unit 48 executes force control when the contact force of the finger 21 exceeds a predetermined force threshold.
  • the motion control unit 48 calculates the commanded position of the hand 2 based on the following equation of motion that takes into account inertial force, viscous force, and elastic force.
  • xd is the command position.
  • md is the inertia coefficient.
  • cd is the viscosity coefficient.
  • kd is the stiffness coefficient.
  • fm is a force applied to the hand 2, and is a virtual force for control.
  • fs is the contact force of hand 2.
  • fs is the force detected by the force sensor 25. Note that "'" represents one-time differentiation, and "" represents two-time differentiation.
  • the commanded position of the hand 2 is calculated based on the resultant force of the force fm applied to the hand 2 and the contact force fs of the hand 2.
  • the operation control unit 48 converts the commanded position into a commanded rotational position of each servo motor 14 and outputs it to the first servo amplifier 41.
  • the first servo amplifier 41 feedback-controls the motor current to each servo motor 14 according to the detection result of each encoder 31 so that the rotation position of each servo motor 14 becomes the commanded rotation position.
  • the operation control unit 48 sets the upper limit value of the force fm applied to the hand 2, thereby performing force control so that the pressing force of the hand 2 against the workpiece W is equal to or less than a certain value.
  • the operation control unit 48 calculates the commanded position of the finger 21 and causes the second servo amplifier 42 to apply a motor current to each servo motor 24 so that the finger 21 moves to the commanded position. Thereby, the finger 21 is moved to the commanded position. At this time, the motion control unit 48 sets an upper limit for the speed or acceleration of the finger 21 and controls the speed or acceleration of the finger 21 to be below a certain level.
  • the position control of the finger 21 by the motion control unit 48 is similar to the position control of the hand 2.
  • the motion control unit 48 also performs force control similar to the movement of the hand 2 when opening and closing the fingers 21.
  • the motion control unit 48 calculates a commanded position of the finger 21 based on force control, and outputs a commanded rotational position corresponding to the commanded position to the second servo amplifier 42 .
  • the second servo amplifier 42 feedback-controls the motor current to each servo motor 24 according to the detection result of each encoder 32 so that the rotation position of each servo motor 24 becomes the commanded rotation position.
  • the motion control unit 48 changes the gripping motion of the robot 1 based on the space around the target workpiece Wa.
  • the grasping motion includes a first grasping motion and a second grasping motion, which have different operation contents.
  • the second gripping motion is faster than the first gripping motion.
  • at least one of the moving speed and acceleration of the robot arm 11 or the hand 2 is faster than in the first grasping operation.
  • the motion control unit 48 switches the gripping operation between the first gripping operation and the second gripping operation based on the space around the target workpiece. More specifically, the motion control unit 48 causes the robot 1 to perform the first gripping operation when the space around the target workpiece Wa is less than or equal to a predetermined space threshold.
  • the motion control unit 48 causes the robot 1 to perform the second gripping operation when the space around the target workpiece Wa is larger than the space threshold.
  • the space threshold corresponds to a space that the finger 21 can enter.
  • the operation control unit 48 determines the size of the space around the target workpiece Wa based on the gripping accuracy from the space recognition unit 47.
  • the gripping accuracy is less than or equal to a predetermined accuracy threshold
  • the robot 1 is caused to perform the first gripping operation
  • the robot 1 is caused to perform the second gripping operation. That is, the accuracy threshold corresponds to the space threshold.
  • the first gripping motion further includes a shifting motion while the hand 2 is moving.
  • the robot 1 brings the finger 21 into contact with at least one of the target work Wa, which is the work W to be gripped, and the surrounding work Wb, which is the work W around the target work Wa, and uses the finger 21 to touch the target work Wa and the surrounding work Wb.
  • the space around the target workpiece Wa is expanded to form an entry space for the finger 21 around the target workpiece. That is, the robot 1 pushes the finger 21 into the gap between the target work Wa and the surrounding work Wb, shifts at least one of the target work Wa and the surrounding work Wb, and forms an entry space for the finger 21 around the target work Wa. do.
  • the robot 1 performs a shifting operation and then grips the target workpiece Wa.
  • the finger 21 contacts the workpiece W. Therefore, the motion control unit 48 controls the force of the robot arm 11 described above. Note that the second gripping motion does not include a shifting motion.
  • the shifting operation includes a first shifting operation in which the hand 2 approaches the workpiece W without opening or closing the fingers 21, and a second shifting operation in which the hand 2 approaches the workpiece W while moving the fingers 21 in the opening/closing direction.
  • the second shifting operation by opening and closing the fingers 21, the movement of the target work Wa or the surrounding work Wb, that is, the formation of an entry space for the fingers 21 is promoted.
  • FIG. 5 is a flowchart of the picking operation.
  • FIG. 6 is a flowchart of the second gripping operation.
  • FIG. 7 is a flowchart of the first gripping operation.
  • step S101 the sensor control unit 46 causes the vision sensor 51 to acquire three-dimensional information of a plurality of works W.
  • the vision sensor 51 acquires three-dimensional information of the plurality of works W in the first container C1 from above the first container C1.
  • step S102 the space recognition unit 47 recognizes the workpiece W that can be gripped by the hand 2 based on the three-dimensional information from the vision sensor 51, and determines the gripping position and gripping accuracy of the grippable workpiece W. Obtaining the gripping accuracy corresponds to obtaining the space around the target work Wa among the plurality of works W.
  • the operation control unit 48 selects the target work Wa to be gripped from among the plurality of works W in step S103.
  • the operation control unit 48 selects the workpiece W with the highest gripping accuracy among the workpieces W in the first container C1 as the target workpiece Wa.
  • step S104 the operation control unit 48 determines whether the gripping accuracy of the target workpiece Wa is greater than a predetermined accuracy threshold ⁇ .
  • the accuracy threshold ⁇ corresponds to the gripping accuracy when there is a space around the workpiece W at the gripping position that is large enough to allow the fingers 21 to enter.
  • the operation control unit 48 determines whether or not there is enough space around the target workpiece Wa to allow the fingers 21 to enter at the gripping position of the target workpiece Wa.
  • Step S105 corresponds to switching the gripping operation between a first gripping operation and a second gripping operation faster than the first gripping operation based on the space around the target workpiece Wa.
  • the operation control unit 48 moves the hand 2 toward a predetermined gripping position in step S201.
  • the gripping position is a position of the hand 2 where the workpiece W has entered between the plurality of fingers 21 to a position where the fingers 21 can grip the workpiece W.
  • the robot arm 11 adjusts the posture of the hand 2 so that the central axis Z of the hand 2 faces in the access direction corresponding to the grasping position of the target workpiece Wa, and moves the hand 2 in the access direction.
  • the motion control unit 48 causes the fingers 21 to be opened wider than the target work Wa.
  • the operation control unit 48 adjusts the position of the hand 2 so that the finger 21 moves to the outside of the target work Wa in order to avoid contact between the finger 21 and the target work Wa.
  • the second gripping operation is faster than the first gripping operation.
  • at least one of the moving speed and acceleration of the robot arm 11 or hand 2 in the second gripping operation is faster than in the first gripping operation. Therefore, in the second gripping operation, the hand 2 moves toward the gripping position more quickly than in the first gripping operation.
  • the operation control unit 48 determines in step S202 whether the contact force of the finger 21 is greater than a predetermined upper limit value ⁇ .
  • the contact force of the finger 21 is a force that acts on the finger 21 in the central axis Z direction.
  • the motion control unit 48 determines whether the force in the central axis Z direction detected by the force sensor 25 is larger than the upper limit value ⁇ . If the contact force of the fingers 21 is larger than the upper limit value ⁇ , the operation control unit 48 determines that the target work Wa cannot be gripped, ends the second gripping operation, and returns to the flowchart of the picking operation. .
  • the operation control unit 48 determines whether the hand 2 has reached the gripping position in step S203. If the hand 2 has not reached the gripping position, the operation control unit 48 returns to step S201 and repeats the above-described process. That is, the operation control unit 48 continues to move the hand 2 to the gripping position while monitoring the contact force of the fingers 21 so as not to exceed the upper limit value ⁇ .
  • the operation control unit 48 causes the fingers 21 to grip the target workpiece Wa in step S204. Specifically, the hand 2 moves the plurality of fingers 21 in the closing direction and grips the target work Wa with the plurality of fingers 21. When the gripping by the hand 2 is completed, the second gripping operation is completed.
  • the operation control unit 48 returns to the flowchart of the picking operation and causes the robot 1 to carry out the removal of the target workpiece Wa in step S106. Specifically, the robot arm 11 moves the hand 2, which is gripping the target work Wa with the fingers 21, to the second container C2. When the hand 2 moves to the second container C2 and releases its grip on the target workpiece Wa, the picking operation for the first target workpiece Wa is completed.
  • the robot 1 executes the picking operation for the next target workpiece Wa.
  • the operation control unit 48 returns to step S103 and selects the target work Wa.
  • the operation control unit 48 can grasp the workpieces W that has already been obtained without newly acquiring three-dimensional information of the plurality of workpieces W in the first container C1 and re-recognizing the space around the workpieces W.
  • a target workpiece Wa is selected based on the position and gripping accuracy.
  • the operation control unit 48 selects the workpiece W with the highest gripping accuracy as the target workpiece Wa from among the workpieces W in the first container C1, excluding the workpieces W that have already been carried out.
  • step S104 onwards is repeated. While the workpiece W having a gripping accuracy greater than the accuracy threshold ⁇ exists in the first container C1, steps S103, S104, S105 and S106 are repeated, so that the workpiece W is held in the first container C1 through the second gripping operation. Container C1 continues to be transported. The workpieces W in the first container C1 are carried out to the robot 1 in order of the workpieces W having the highest gripping accuracy.
  • the sensor control unit 46 returns to step S101, and the sensor control unit 46 returns to step S101 and You may start over from acquiring the three-dimensional information of the workpiece W. This is because if the contact force of the finger 21 is large, the finger 21 may come into contact with the target work Wa or another work W, and the arrangement of the work W in the first container C1 may change.
  • the operation control unit 48 determines in step S104 that the gripping accuracy of the target workpiece Wa is less than or equal to the accuracy threshold ⁇ , proceeds to step S107, and causes the robot 1 to perform the first gripping operation.
  • the operation control unit 48 moves the hand 2 toward the gripping position in step S301.
  • the posture, moving direction, and gripping position of the hand 2 are the same as in the second gripping operation.
  • the first gripping motion is slower than the second gripping motion.
  • at least one of the moving speed and acceleration of the robot arm 11 or the hand 2 is slower than in the second gripping operation. Therefore, in the first gripping operation, the hand 2 moves toward the gripping position at a lower speed than in the second gripping operation.
  • the motion control unit 48 determines in step S302 whether the contact force of the finger 21 is greater than a predetermined force threshold ⁇ .
  • the motion control unit 48 determines whether the force in the central axis Z direction detected by the force sensor 25 is larger than the force threshold ⁇ .
  • the force threshold value ⁇ is smaller than the upper limit value ⁇ in the second gripping motion.
  • the operation control unit 48 determines whether the hand 2 has reached the gripping position in step S303. If the hand 2 has not reached the gripping position, the operation control unit 48 returns to step S301 and repeats the processing from step S301. In other words, the motion control unit 48 continues to move the hand 2 to the grasping position while monitoring the contact force of the fingers 21 so that it does not exceed the force threshold ⁇ .
  • FIG. 8 is a schematic diagram of the hand 2 showing a state in which the fingers 21 are in contact with the workpiece W during the first gripping operation.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the hand 2 showing a state in which the fingers 21 shift the surrounding workpiece Wb in the first shifting operation of the first gripping operation.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of the hand 2 showing a state in which the fingers 21 have reached the grasping position in the first shifting operation.
  • the first gripping operation is performed when the space around the target workpiece Wa is relatively small. Therefore, when moving the hand 2 to the gripping position, the fingers 21 may come into contact with the workpiece W, specifically, at least one of the target workpiece Wa and the surrounding workpiece Wb.
  • the hand 2 moves so that the fingers 21 are opened more than the target work Wa and the fingers 21 are positioned outside the target work Wa, so that the fingers 21 are moved as shown in FIG. As shown in FIG. 2, there is a higher possibility of contact with the surrounding workpiece Wb than with the target workpiece Wa. At this time, the second portion 23 of the finger 21 comes into contact with the surrounding workpiece Wb. Since the second portion 23 is formed of an elastic member, the impact applied to the finger 21 and the surrounding workpiece Wb is reduced.
  • the movement of the hand 2 to the gripping position is continued as long as the contact force of the fingers 21 does not exceed the force threshold ⁇ .
  • the finger 21 contacts the surrounding workpiece Wb, if the surrounding workpiece Wb can be displaced to the side, the surrounding workpiece Wb will be pushed against the finger 21 as the hand 2 moves, as shown in FIG. As a result, the surrounding workpiece Wb is displaced laterally with respect to the direction in which the finger 21 moves.
  • the contact force of the fingers 21 does not become excessively large, the contact force of the fingers 21 falls within the range of the force threshold ⁇ or less, and the movement of the hand 2 can be continued.
  • the second portion 23 of the finger 21 is appropriately elastically deformed. This reduces the impact applied to the finger 21 and the surrounding workpiece Wb.
  • This motion of the robot arm 11 and hand 2 is a shifting motion, and more specifically, a first shifting motion.
  • the first shifting operation is an operation of shifting the workpiece W by moving the hand 2 only in the central axis Z direction without moving the fingers 21 in the opening/closing direction X.
  • an entry space for the finger 21 is formed between the target workpiece Wa and the surrounding workpiece Wb.
  • the hand 2 can reach the grasping position while the fingers 21 push aside the surrounding workpiece Wb to the side.
  • the speed of the first gripping operation is lower than that of the second gripping operation. Therefore, the impact when the finger 21 contacts the workpiece W is reduced.
  • the finger 21, more specifically the second portion 23, is formed from an elastic member. The second portion 23 is a portion of the finger 21 on the tip side, and is a portion that can come into contact with the workpiece W during the first gripping operation. Therefore, the impact when the finger 21 comes into contact with the workpiece W is alleviated.
  • the fingers 21 may also come into contact with the target workpiece Wa. In that case, the finger 21 shifts the target work Wa laterally with respect to the direction in which the finger 21 moves. If the target work Wa can be displaced, the hand 2 can reach the gripping position while the fingers 21 push the target work Wa aside to the side as described above. When the finger 21 contacts both the target work Wa and the surrounding work Wb, the finger 21 can push both the target work Wa and the surrounding work Wb aside.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of the hand 2 showing a state in which the fingers 21 grip the workpiece W after the first shifting operation.
  • the operation control unit 48 causes the fingers 21 to grip the target workpiece Wa in step S304. Specifically, as shown in FIG. 11, the hand 2 moves the plurality of fingers 21 in the closing direction and grips the target work Wa with the plurality of fingers 21.
  • the first gripping operation is completed.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of the hand 2 showing a state in which the workpiece W is not shifted by the first shifting operation.
  • the surrounding work Wb may not be able to move. In that case, the contact force of finger 21 may be greater than the force threshold ⁇ .
  • the operation control unit 48 causes the finger 21 to perform a closing operation in step S305. Even while the fingers 21 perform the closing motion, the motion control unit 48 continues to move the hand 2 to the gripping position.
  • This operation of the robot arm 11 and hand 2 is the second shifting operation.
  • the second shifting operation is an operation of shifting the workpiece W by moving the finger 21 in the opening/closing direction X and moving the hand 2 in the central axis Z direction.
  • the motion control unit 48 causes the robot arm 11 and the hand 2 to first perform a first shifting motion in the first grasping motion, and causes the robot arm 11 and the hand 2 to perform the first shifting motion when the first shifting motion cannot form an entry space for the fingers 21. 2 Execute the shifting operation.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of the hand 2 showing a state in which the fingers 21 shift the target workpiece Wa in the second shifting motion of the first gripping motion.
  • the operation control unit 48 causes the finger 21 that may be in contact with the workpiece W to perform a closing operation. Thereby, the finger 21 shifts the target work Wa inward in the opening/closing direction X, thereby expanding the space between the target work Wa and the surrounding work Wb.
  • the operation control unit 48 executes force control of the robot arm 11.
  • the motion control unit 48 may also perform force control on the robot arm 11 in the first shifting motion.
  • step S306 the operation control unit 48 determines whether the force in the opening/closing direction X acting on the finger 21 that has made the closing operation is greater than a predetermined upper limit value ⁇ .
  • the operation control unit 48 determines whether the force in the opening/closing direction X detected by the force sensor 25 of the corresponding finger 21 is greater than the upper limit value ⁇ .
  • the operation control unit 48 determines whether the target work Wa is smoothly displaced by the force acting on the finger 21 in the opening/closing direction X.
  • the target work Wa may not be able to be moved due to interference with other works W or the like. In that case, the force acting on the finger 21 in the opening/closing direction X increases. If the force acting on the fingers 21 in the opening/closing direction Return to the work flowchart.
  • the motion control unit 48 determines whether the contact force in the direction of the central axis Z detected by the force sensor 25 is larger than the upper limit value ⁇ .
  • the fact that the contact force of the finger 21 is larger than the upper limit value ⁇ means that the contact force of the finger 21 on the surrounding workpiece Wb increases even if the second shifting operation is performed. If the contact force of the fingers 21 is larger than the upper limit value ⁇ , the operation control unit 48 determines that the target work Wa cannot be gripped, ends the first gripping operation, and returns to the flowchart of the picking operation. .
  • the motion control unit 48 determines whether a predetermined time limit has elapsed since the start of the first gripping motion, that is, whether a timeout has occurred. If the time limit has elapsed, it means that the workpiece W was not shifted smoothly and the entry space for the finger 21 was not properly formed. In the case of timeout, the operation control unit 48 determines that the target work Wa cannot be gripped, ends the first gripping operation, and returns to the flowchart of the picking operation.
  • the operation control unit 48 determines whether the hand 2 has reached the gripping position in step S309. If the hand 2 has not reached the gripping position, the operation control unit 48 returns to step S305 and repeats the processing from step S305. In other words, the operation control unit 48 performs the second shifting operation while monitoring so that the force in the opening/closing direction X acting on the finger 21 does not exceed the upper limit ⁇ and the contact force of the finger 21 does not exceed the upper limit ⁇ . Continue.
  • FIG. 14 is a schematic diagram of the hand 2 showing a state in which the fingers 21 have reached the grasping position in the second shifting operation. As a result, as shown in FIG. 14, the hand 2 can reach the gripping position while the fingers 21 push away the target work Wa to the side.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of the hand 2 showing a state in which the fingers 21 grip the workpiece W after the second shifting operation.
  • the operation control unit 48 causes the fingers 21 to grip the target workpiece Wa in step S309. Specifically, as shown in FIG. 15, the hand 2 moves the plurality of fingers 21 in the closing direction and grips the target work Wa with the plurality of fingers 21.
  • the first gripping operation is completed.
  • steps S301, S302, S303, S305, S306, S307, S308 and S309 are performed by shifting at least one of the target work Wa and the work Wb around the target work Wa among the plurality of works W with the finger 21. This corresponds to causing the robot arm 11 and the hand 2 to perform a shifting operation to form an entry space of 21 around the target workpiece Wa.
  • step S108 the operation control unit 48 returns to the flowchart of the picking operation and causes the robot 1 to carry out the removal of the target workpiece Wa in step S108.
  • the processing in step S108 is similar to step S106.
  • the robot 1 executes the picking operation for the next target workpiece Wa.
  • the operation control unit 48 returns to step S101 and starts over from acquiring the three-dimensional information of the plurality of works W in the first container C1. Since the arrangement of the workpieces W in the first container C1 may have changed due to the first gripping operation, three-dimensional information of the plurality of workpieces W in the first container C1 is newly acquired and the surroundings of the workpieces W are Rethink your perception of space.
  • step S107 As a result of newly performing recognition of the space around the workpiece W in the first container C1, if there is a workpiece W having a gripping accuracy greater than the accuracy threshold ⁇ , the process proceeds to steps S103 and S104, and then to step S105. A second gripping operation is performed. If there is no workpiece W having a gripping accuracy greater than the accuracy threshold ⁇ , the first gripping operation in step S107 is repeated.
  • the picking operation by the first gripping operation or the second gripping operation is repeated, and the workpieces W having the highest gripping accuracy are carried out from the first container C1 to the second container C2 in order.
  • the work W disappears from the first container C1 all the picking operations are completed.
  • the gripping operation by the robot 1 is switched between the first gripping operation and the second gripping operation, which is faster than the first gripping operation, based on the space around the target workpiece Wa. Thereby, picking work for a plurality of works W can be performed efficiently.
  • the first gripping operation is performed. If the space around the target work Wa is relatively small, the fingers 21 may interfere with the target work Wa and the surrounding work Wb when the hand 2 moves to the gripping position. Therefore, by reducing the speed of the hand 2, even if the fingers 21 and the work W come into contact, the impact acting on the fingers 21 and the work W can be reduced.
  • the second gripping operation is performed. When the space around the target work Wa is relatively large, there is a low possibility that the fingers 21 will interfere with the target work Wa and the surrounding work Wb when the hand 2 moves to the gripping position. Therefore, even if the hand 2 moves quickly, there is a low possibility of giving an impact to the hand 2 or the workpiece W. Because the gripping motion is faster, the throughput of picking operations is improved.
  • a shifting operation is performed in the first gripping operation.
  • the shifting operation it is possible to grasp the target workpiece Wa with a simple operation without having to make complicated movements of the hand 2 or holding the workpiece W again with the hand 2. Since the shifting operation allows the hand 2 to move easily, it also contributes to quick grasping.
  • the first gripping motion is slower than the second gripping motion.
  • the finger 21 contacts the workpiece W. Since the movement of the hand 2 at this time is relatively slow, the impact applied to the fingers 21 and the workpiece W is reduced. In other words, the shifting operation can shift the workpiece W while reducing the impact on the finger 21 and the workpiece W.
  • the fingers 21 are formed of an elastic member, the impact applied to the fingers 21 and the workpiece W is further reduced.
  • force control is performed so that the contact force acting on the finger 21 does not become too high. Thereby, the impact on the fingers 21 and the workpiece W during the shifting operation can be further reduced.
  • the shifting motion includes a first shifting motion in which only the hand 2 is moved, and a second shifting motion in which the fingers 21 are opened and closed in addition to the movement of the hand 2. Since the first shifting operation is simpler than the second shifting operation, the first shifting operation is preferentially executed. Thereby, it is possible to grasp the target workpiece Wa with a simple operation. However, if the first shifting operation fails to form a space for the finger 21 to enter, the second shifting operation is performed. According to the second shifting operation, the finger 21 moves in the direction of shifting the workpiece W, so that the shift of the workpiece W is promoted and the formation of an entry space for the finger 21 is promoted. Furthermore, since the position of the finger 21 with respect to the workpiece W changes, the force acting between the finger 21 and the workpiece W can be alleviated.
  • the second gripping operation is executed preferentially.
  • the possibility of contact between the fingers 21 and the work W is low, so the possibility of changing the arrangement of the plurality of work W is low. If there is no change in the arrangement of the work W, picking of the work W can be repeated without updating the recognition or detection of the space around the work W. That is, by performing the second gripping operation preferentially, the picking operation can be performed more efficiently.
  • the works W are picked in order from the one with the largest surrounding space. Therefore, the picking operation can be repeated while reducing the influence on other works W even during the second gripping operation or the first gripping operation, and the picking operation can be performed more efficiently.
  • the robot system 100 since the robot system 100 includes the vision sensor 51, it is possible to acquire three-dimensional information of the plurality of works W as needed, and newly acquire the space around the work W. For example, since the fingers 21 come into contact with the workpieces W in the first gripping operation, the arrangement of the plurality of workpieces W may change. When the next gripping operation is performed after the first gripping operation, the space around the workpiece W may have changed. In such a case, the robot system 100 can easily reacquire the space around the workpiece W. That is, the robot system 100 can accurately evaluate the space around the workpiece W and perform the first gripping operation and the second gripping operation.
  • the fingers 21 do not need to be formed from an elastic member.
  • the number of fingers 21 is not limited to two, and may be three or more.
  • the sensor that detects the contact force of the finger 21 is not limited to the force sensor 25.
  • a force sensor may be provided at the connection portion between the hand 2 and the robot arm 11, and the contact force of the finger 21 may be detected by this force sensor.
  • the contact force of the finger 21 may be determined using a current sensor that detects the current of the servo motor 14, a torque sensor that detects the torque of the servo motor 14, or the like.
  • the vision sensor 51 may be attached to the robot arm 11 instead of being fixedly arranged.
  • the robot arm 11 may be moved so that the vision sensor 51 is located at a predetermined acquisition position.
  • the three-dimensional information of the plurality of works W is not limited to point cloud data.
  • the three-dimensional information may be an RGB-D image, a depth image, a voxel, or the like.
  • the space around the workpiece W may be determined from images of the plurality of workpieces W, that is, two-dimensional images, instead of three-dimensional information about the plurality of workpieces W.
  • the robot system 100 may include a camera that captures two-dimensional images instead of the vision sensor 51.
  • the control device 4 may recognize the workpiece W that can be gripped by the hand 2 and the space around the workpiece W based on the two-dimensional image.
  • the control device 4 can compare the two-dimensional image and the template of the workpiece W and extract the workpiece W in the two-dimensional image by a technique such as pattern matching.
  • the robot system 100 does not need to include a device such as the vision sensor 51 that acquires three-dimensional information or images of the plurality of works W.
  • a device such as the vision sensor 51 that acquires three-dimensional information or images of the plurality of works W.
  • three-dimensional information or images of a plurality of works W may be input to the robot system 100.
  • information regarding the positions of a plurality of workpieces W and the space around the workpieces W may be input to the robot system 100.
  • the contents of the first grasping motion and the second grasping motion are not limited to those described above.
  • the first gripping motion only the first shifting motion may be performed and the second shifting motion may not be performed.
  • the robot 1 may be controlled so as to preferentially shift the target work Wa rather than the surrounding work Wb, that is, so that the fingers 21 first come into contact with the target work Wa.
  • the finger 21 may move not in the closing direction but in the opening direction.
  • the force control of the robot arm 11 may also be performed in the second gripping operation.
  • the responsiveness of the force control in the second gripping motion may be higher than that in the first gripping motion.
  • the impedance characteristics in the force control of the robot arm 11 described above such as the inertia coefficient md, viscosity coefficient cd, and rigidity coefficient kd, are set in a direction in which the responsiveness becomes higher than in the first grasping operation. be adjusted. By doing so, the second gripping operation can be made faster than the first gripping operation.
  • the sensor control unit 46 may return to step S101 and restart from acquiring the three-dimensional information of the plurality of works W in the first container C1. This is because as the number of works W decreases, the number of works W to be subjected to the second gripping operation may increase.
  • the technology of the present disclosure may be a non-temporary computer-readable recording medium in which the robot control program 44a is recorded. Furthermore, the robot control program 44a may be one that can be distributed via a transmission medium such as the Internet.
  • the flowchart is just an example. Steps in the flowchart may be changed, replaced, added, omitted, etc. as appropriate. Furthermore, the order of steps in the flowchart may be changed, or serial processing may be processed in parallel.
  • the functions achieved by the components described herein include general-purpose processors, special-purpose processors, integrated circuits, and ASICs (Application Specific Integrated Circuits) programmed to perform the described functions. It may be implemented in circuitry or processing circuitry, including a Central Processing Unit (CPU), conventional circuitry, and/or combinations thereof.
  • a processor includes transistors and other circuits and is considered a circuit or an operational circuit.
  • the processor may be a programmed processor that executes a program stored in memory.
  • a circuit, unit or means is hardware that is programmed to perform or performs the functions described.
  • the hardware may be any hardware disclosed herein or programmed to perform or known to perform the described functions. good.
  • the circuit, means or unit is a combination of hardware and software used to configure the hardware and/or processor. be.
  • the robot system 100 includes a robot arm 11 and a plurality of fingers 21 that perform opening/closing operations, a hand 2 connected to the robot arm 11, and a hand 2 that selects a target work Wa from among a plurality of works W with the hand.
  • the control device 4 includes a control device 4 that causes the robot arm 11 and the hand 2 to perform a grasping operation of grasping with the fingers 21,
  • the robot arm 11 and the hand 2 are caused to perform a shifting operation of forming an entry space for the fingers 21 around the target workpiece Wa by shifting the target workpiece Wa, and then the robot arm 11 and the hand 2 execute the grasping operation.
  • an entry space for the fingers 21 is formed around the target workpiece Wa by the shifting operation, so that the target workpiece Wa, which has a small surrounding space, can also be gripped by the hand 2. Since the shifting operation only shifts the workpiece W, it is simpler than making complicated movements of the hand 2, holding the target workpiece Wa again with the hand 2, or grasping and moving the surrounding workpiece Wb with the hand 2. The target workpiece Wa can be grasped by the operation. As a result, picking work can be performed efficiently. The simple operation of the hand 2 also contributes to quick grasping.
  • control device 4 controls the gripping operation around the target workpiece Wa using a first gripping operation and a second gripping operation that is faster than the first gripping operation.
  • the robot arm 11 and the hand 2 are caused to perform the shifting operation during the first grasping operation by switching based on the space.
  • the target workpiece Wa can be gripped quickly.
  • the impact when the fingers 21 come into contact with the workpiece W is reduced compared to the second gripping operation.
  • the space around the target workpiece Wa may affect whether or not the target workpiece Wa can be smoothly gripped with the fingers 21.
  • the first gripping operation includes a shifting operation, it is possible to reduce the impact that the fingers 21 give to the workpiece W during the shifting operation. That is, in the shifting operation, the finger 21 may come into contact with the target work Wa or the surrounding work Wb. At this time, since the robot arm 11 and the hand 2 operate at low speeds, the impact that the fingers 21 give to the workpiece W is reduced.
  • the shifting operation includes a first shifting operation in which the hand 2 approaches the workpiece W without opening or closing the fingers 21, and a first shifting operation in which the fingers 21 are moved in the opening/closing direction. This includes at least one of a second shifting operation in which the hand 2 approaches the workpiece W while being moved.
  • the first shifting operation is simpler than the second shifting operation, efficient gripping can be achieved.
  • the second shifting operation the movement of the workpiece W is promoted compared to the first shifting operation, so that it is possible to grasp the target workpiece Wa in various situations.
  • the control device 4 causes the robot arm 11 and the hand 2 to first perform the first shifting operation in the first grasping operation. , when the first shifting operation cannot form an entry space for the finger 21, the robot arm 11 and the hand 2 are caused to perform the second shifting operation.
  • the second shifting operation is executed.
  • the efficiency of the picking operation can be further improved.
  • the control device 4 controls the robot arm 11 when the contact force of the finger 21 with respect to the work W is equal to or less than a predetermined force threshold ⁇ . and causes the hand 2 to execute the first shifting operation in the first gripping operation, while when the contact force of the fingers 21 with respect to the workpiece W is greater than the force threshold ⁇ , the robot arm 11 and the hand 2
  • the second shifting operation is performed in the first gripping operation.
  • the first shifting operation when the contact force of the fingers 21 is relatively small, the first shifting operation is executed, and when the contact force of the fingers 21 is relatively large, the second shifting operation is executed. be done.
  • the contact force of the finger 21 when the workpiece W is smoothly shifted by the first shifting operation, the contact force of the finger 21 does not increase much. If the workpiece W is not shifted smoothly by the first shifting operation, the contact force of the finger 21 may increase.
  • the first shifting motion is switched to the second shifting motion. By adding the opening/closing operation of the fingers 21 by the second shifting operation, shifting of the workpiece W is facilitated.
  • the first shifting operation shifts the surrounding workpiece Wb, while the second shifting operation shifts the target workpiece Wa.
  • the surrounding workpiece Wb is shifted preferentially than the target workpiece Wa. Since the object to be gripped is the target workpiece Wa, it is easier to appropriately grip the target workpiece Wa if the position of the target workpiece Wa does not change much.
  • control device 4 performs force control to control the pressing force of the fingers 21 on the workpiece W in the first gripping operation. while causing the robot arm 11 and the hand 2 to execute the shifting operation.
  • control device 4 controls the second grasping operation of the first grasping operation and the second grasping operation to the robot arm 11 and the second grasping operation.
  • the hand 2 is executed preferentially.
  • the workpiece W that can be quickly gripped can be carried out first. That is, from the viewpoint of speedy picking work, it is preferable to grip and carry out a larger number of works W in the second gripping operation. Since the fingers 21 come into contact with the workpiece W in the first gripping operation, there is a possibility that the workpiece W, which could have been gripped in the second gripping operation, cannot be gripped in the second gripping operation. Therefore, while there is a workpiece W that can be gripped by the second gripping operation among the plurality of works W, by preferentially gripping and carrying out the workpiece W by the second gripping operation, more workpieces W can be gripped by the second gripping operation. It can be grasped and carried out with two grasping operations.
  • the control device 4 determines the target work Wa from an image or three-dimensional information including the target work Wa and the surrounding work Wb around the target work Wa. Find the space around.
  • the robot system 100 can determine the space around the target work Wa from the image or three-dimensional information even if information regarding the space around the target work Wa is not provided from the outside. For example, since the user does not need to input information regarding the space around the target work Wa to the robot system 100, picking work can be performed efficiently.
  • the finger 21 is formed of an elastic member.
  • the robot control method is a robot control method for controlling a robot 1 equipped with a robot arm 11 and a hand 2 that is provided with a plurality of fingers 21 that perform opening/closing operations and that is connected to the robot arm 11. causing the robot arm and the hand to perform a shifting operation of forming an entry space for the fingers around the target work by shifting at least one of the target work Wa and the work around the target work among W with the fingers; , including causing the robot arm 11 and the hand 2 to perform a gripping operation of gripping the target workpiece Wa after the shifting operation.
  • an entry space for the fingers 21 is formed around the target workpiece Wa by the shifting operation, so that the target workpiece Wa, which has a small surrounding space, can also be gripped by the hand 2. Since the shifting operation only shifts the workpiece W, it is simpler than making complicated movements of the hand 2, holding the target workpiece Wa again with the hand 2, or grasping and moving the surrounding workpiece Wb with the hand 2. The target workpiece Wa can be grasped by the operation. As a result, picking work can be performed efficiently. The simple operation of the hand 2 also contributes to quick grasping.
  • the robot control program 44a provides the control device 4 (computer) with the function of controlling the robot 1, which is equipped with a robot arm 11 and a hand 2 that is provided with a plurality of fingers 21 that perform opening/closing operations and is connected to the robot arm 11.
  • a robot control program for realizing the robot control program which forms an entry space for the finger around the target work by shifting at least one of the target work Wa and the work around the target work out of a plurality of work W with the finger.
  • the control device 4 realizes a function of causing the robot arm and the hand to execute a shifting operation, and a function of causing the robot arm 11 and the hand 2 to execute a grasping operation of grasping the target workpiece Wa after the shifting operation.
  • an entry space for the fingers 21 is formed around the target workpiece Wa by the shifting operation, so that the target workpiece Wa, which has a small surrounding space, can also be gripped by the hand 2. Since the shifting operation only shifts the workpiece W, it is simpler than making complicated movements of the hand 2, holding the target workpiece Wa again with the hand 2, or grasping and moving the surrounding workpiece Wb with the hand 2. The target workpiece Wa can be grasped by the operation. As a result, picking work can be performed efficiently. The simple operation of the hand 2 also contributes to quick grasping.

Landscapes

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Abstract

ロボットシステム１００は、ロボットアーム１１と、開閉動作を行う複数の指２１が設けられ、ロボットアーム１１に連結されたハンド２と、複数のワークＷの中から対象ワークＷａをハンド２によって把持する把持動作をロボットアーム１１及びハンド２に実行させる制御装置４とを備えている。制御装置４は、対象ワークＷａ及び対象ワークＷａの周囲のワークＷｂの少なくとも一方を指２１でずらすことによって対象ワークＷａの周囲に指２１の進入スペースを形成するずらし動作をロボットアーム１１及びハンド２に実行させてから、把持動作をロボットアーム１１及びハンド２に実行させる。

Description

ロボットシステム、ロボット制御方法及びロボット制御プログラム
　ここに開示された技術は、ロボットシステム、ロボット制御方法及びロボット制御プログラムに関する。
　従来より、ハンドによってワークを把持するロボットシステムが知られている。特許文献１に開示されたロボットシステムは、ハンドが設けられたロボットアームを備えている。ハンドには、開閉動作を行う複数の指が設けられている。このロボットシステムは、ロボットアームによってハンドを適宜移動させ、ハンドによってワークを把持する。ハンドは、ハンドにおける指の姿勢を変更可能に構成されている。ロボットシステムは、把持すべきワークの状況に応じて指の姿勢を切り替えることによって、ワークの適切な把持を実現している。
特開２００４－２３０５１３号公報
　複数のワークの中から対象ワークをピッキングする場合、ワークの密集の度合い等の対象ワークの周囲の状況に応じて、ワークの把持の難易度が異なる。そのような状況においてワークを効率よくピッキングするために様々な工夫がなされている。特許文献１のハンドの改良もその１つである。
　ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数のワークのピッキング作業を効率よく行うことにある。
　本開示のロボットシステムは、ロボットアームと、開閉動作を行う複数の指が設けられ、前記ロボットアームに連結されたハンドと、複数のワークの中から対象ワークを前記ハンドによって把持する把持動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させる制御装置とを備え、前記制御装置は、対象ワーク及び対象ワークの周囲のワークの少なくとも一方を前記指でずらすことによって対象ワークの周囲に前記指の進入スペースを形成するずらし動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させてから、前記把持動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させる。
　本開示のロボット制御方法は、ロボットアームと開閉動作を行う複数の指が設けられ、前記ロボットアームに連結されたハンドとを備えたロボットを制御するロボット制御方法であって、複数のワークのうち対象ワーク及び対象ワークの周囲のワークの少なくとも一方を前記指でずらすことによって対象ワークの周囲に前記指の進入スペースを形成するずらし動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させることと、前記ずらし動作の後に対象ワークを把持する把持動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させることとを含む。
　本開示のロボット制御プログラムは、ロボットアームと開閉動作を行う複数の指が設けられ、前記ロボットアームに連結されたハンドとを備えたロボットを制御する機能をコンピュータに実現させるためのロボット制御プログラムであって、複数のワークのうち対象ワーク及び対象ワークの周囲のワークの少なくとも一方を前記指でずらすことによって対象ワークの周囲に前記指の進入スペースを形成するずらし動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させる機能と、前記ずらし動作の後に対象ワークを把持する把持動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させる機能とをコンピュータに実現させる。
　本開示のロボットシステムによれば、複数のワークのピッキング作業を効率よく行うことができる。
　本開示のロボット制御方法によれば、複数のワークのピッキング作業を効率よく行うことができる。
　本開示のロボット制御システムによれば、複数のワークのピッキング作業を効率よく行うことができる。
図１は、ロボットシステムの構成を示す模式図である。 図２は、ハンドの模式的な正面図である。 図３は、制御装置の概略的なハードウェア構成を示す図である。 図４は、制御部の制御系統の構成を示す機能ブロック図である。 図５は、ピッキング作業のフローチャートである。 図６は、第２把持動作のフローチャートである。 図７は、第１把持動作のフローチャートである。 図８は、第１把持動作において指がワークに接触した状態を示すハンドの模式図である。 図９は、第１把持動作の第１ずらし動作において指が周囲ワークをずらす状態を示すハンドの模式図である。 図１０は、第１ずらし動作において指が把持位置に到達した状態を示すハンドの模式図である。 図１１は、第１ずらし動作後に指がワークを把持する状態を示すハンドの模式図である。 図１２は、第１ずらし動作によってワークがずれない状態を示すハンドの模式図である。 図１３は、第１把持動作の第２ずらし動作において指が対象ワークをずらす状態を示すハンドの模式図である。 図１４は、第２ずらし動作において指が把持位置に到達した状態を示すハンドの模式図である。 図１５は、第２ずらし動作後に指がワークを把持する状態を示すハンドの模式図である。
　以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、ロボットシステム１００の構成を示す模式図である。
　ロボットシステム１００は、ロボット１と制御装置４とを備えている。ロボットシステム１００は、複数のワークＷの中から対象ワークＷａをロボット１によって把持して搬送するピッキング作業を行う。複数のワークＷは、第１容器Ｃ１に収容されている。複数のワークＷは、例えば、第１容器Ｃ１内にバラ積みされている。例えば、ワークＷは、注文された商品、部品およびアッセンブリ等である。ロボットシステム１００は、ワークＷを第１容器Ｃ１から第２容器Ｃ２へ搬送する。
　ロボット１は、産業用ロボットである。ロボット１は、ロボットアーム１１と、開閉動作を行う指２１が設けられ、ロボットアーム１１に連結されたハンド２とを有している。
　ロボットアーム１１は、三次元状に動作するように構成されている。ロボットアーム１１は、ハンド２の位置及び姿勢を変更する。ロボットアーム１１は、垂直多関節型のロボットアームである。ロボットアーム１１は、複数のリンク１２と、複数のリンク１２を接続する関節１３と、複数の関節１３を回転駆動するサーボモータ１４（図３参照）と、サーボモータ１４の回転位置を検出するエンコーダ３１（図３参照）とを有している。例えば、ロボットアーム１１の一端部に位置するリンク１２は、関節１３を介して、鉛直方向に延びる回転軸回りに回転可能にベース１０に連結されている。尚、ロボットアーム１１は、水平多関節型、パラレルリンク型、直角座標型、又は極座標型のロボットアーム等であってもよい。
　ハンド２は、ロボットアーム１１のエンドエフェクタである。ハンド２は、ロボットアーム１１の先端に連結されている。具体的には、ハンド２は、複数のリンク１２のうちベース１０に連結されているリンク１２とは反対側の端部のリンク１２に連結されている。ハンド２は、ロボットアーム１１の動作によって様々な姿勢をとることができる。
　ロボットシステム１００は、複数のワークＷを撮影するビジョンセンサ５１をさらに備えていてもよい。ビジョンセンサ５１は、複数のワークＷの三次元情報を取得する。例えば、ビジョンセンサ５１は、ステレオ方式で三次元情報を取得する。ビジョンセンサ５１は、例えば、三次元情報として点群データ、即ち、物品の表面の多数の点の三次元座標を取得する。ビジョンセンサ５１は、第１容器Ｃ１内の複数のワークＷの三次元情報を取得できる位置、例えば、第１容器Ｃ１の上方に配置されている。ビジョンセンサ５１は、取得された三次元情報を制御装置４へ出力する。尚、ビジョンセンサ５１は、ＴＯＦ（Time of Flight）方式等の任意の方式で三次元情報を取得してもよい。
　図２は、ハンド２の模式的な正面図である。ハンド２は、ハンド本体２０と、ハンド本体２０に設けられた２本の指２１を有している。ハンド本体２０は、ロボットアーム１１のリンク１２に対して所定の回転軸Ａ回りに回転可能に連結されている。２本の指２１は、所定の開閉方向Ｘに並んで配置されている。具体的には、２本の指２１は、開閉方向Ｘに略直交する中心軸Ｚに対して対称に配置されている。中心軸Ｚは、回転軸Ａと略直線上に並んでいる。２本の指２１は、開閉方向Ｘへ開閉動作を行う。以下、中心軸Ｚと平行な方向を中心軸Ｚ方向という。
　ハンド２は、２本の指２１に開閉動作を行わせるサーボモータ２４と、サーボモータ２４の回転位置を検出するエンコーダ３２とをさらに有している。ハンド２では、各指２１に一組のサーボモータ２４及びエンコーダ３２が設けられている。２本の指２１は、それぞれ独立して開閉方向Ｘへ移動する。
　指２１は、開閉方向Ｘと交差する方向、具体的には、中心軸Ｚ方向へ延びている。指２１は、弾性部材によって形成されている。詳しくは、指２１は、第１部分２２と第２部分２３とを有している。第１部分２２は、開閉方向Ｘへ移動可能にハンド本体２０に連結されている。第２部分２３は、第１部分２２に連結されている。第１部分２２及び第２部分２３は、中心軸Ｚ方向へ並んでいる。第２部分２３は、第１部分２２に比べて柔軟に形成されている。第２部分２３の弾性率は、第１部分２２の弾性率よりも低い。例えば、第１部分２２は、金属によって形成されている。第２部分２３は、弾性部材によって形成されている。一例として、第２部分２３は、エラストマ、ゴム又は樹脂によって形成されている。
　第１部分２２と第２部分２３との連結部分には、第２部分２３に作用する力を検出する力センサ２５が設けられている。力センサ２５は、少なくとも中心軸Ｚ方向の力と開閉方向Ｘの力とを検出する。この例では、力センサ２５は、中心軸Ｚ方向と開閉方向Ｘとを含む直交する３軸方向の力と該３軸回りのモーメントとを検出する。
　図３は、制御装置４の概略的なハードウェア構成を示す図である。制御装置４は、複数のワークＷの中から対象ワークＷａをハンド２によって把持する把持動作をロボットアーム１１及びハンド２に実行させる。制御装置４には、エンコーダ３１、エンコーダ３２及び力センサ２５の検出結果が入力される。制御装置４は、サーボモータ１４及びサーボモータ２４を制御することによって、ロボットアーム１１及びハンド２を動作させる。また、制御装置４には、ビジョンセンサ５１の三次元情報が入力される。制御装置４は、複数のワークＷの中から対象ワークＷａをビジョンセンサ５１からの三次元情報に基づいて決定すると共に、ロボットアーム１１及びハンド２の動作をビジョンセンサ５１からの三次元情報に基づいて決定する。
　制御装置４は、主制御装置４０と第１サーボアンプ４１と第２サーボアンプ４２とを有している。主制御装置４０は、第１サーボアンプ４１を介してロボットアーム１１を制御し、第２サーボアンプ４２を介してハンド２を制御する。
　例えば、主制御装置４０は、ロボットアーム１１の各サーボモータ１４の回転位置、回転速度又は回転加速度に関する指令値を第１サーボアンプ４１に出力する。第１サーボアンプ４１は、主制御装置４０からの指令値に応じたモータ電流を各サーボモータ１４へ印加する。このとき、第１サーボアンプ４１は、各エンコーダ３１の検出結果に基づいてモータ電流をフィードバック制御する。これにより、制御装置４は、ハンド２を目標位置へ移動させる。また、主制御装置４０は、ハンド２の各サーボモータ２４の回転位置、回転速度又は回転加速度に関する指令値を第２サーボアンプ４２に出力する。第２サーボアンプ４２は、主制御装置４０からの指令値に応じたモータ電流を各サーボモータ２４へ印加する。このとき、第２サーボアンプ４２は、各エンコーダ３２の検出結果に基づいてモータ電流をフィードバック制御する。これにより、制御装置４は、指２１に開閉動作を実行させる。
　主制御装置４０は、制御部４３と、記憶部４４と、メモリ４５とを有している。
　制御部４３は、主制御装置４０の全体を制御する。制御部４３は、各種の演算処理を行う。例えば、制御部４３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで形成されている。制御部４３は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、システムＬＳＩ等で形成されていてもよい。
　記憶部４４は、制御部４３で実行されるプログラム及び各種データを格納している。具体的には、記憶部４４は、ロボット制御プログラム４４ａ及び認識モデル４４ｂを格納している。また、記憶部４４は、ロボット１を動作させるための教示データを格納している。記憶部４４は、不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等で形成される。
　メモリ４５はそれぞれ、データ等を一時的に格納する。例えば、メモリ４５は、揮発性メモリで形成される。
　図４は、制御部４３の制御系統の構成を示す機能ブロック図である。制御部４３は、記憶部４４からロボット制御プログラム４４ａをメモリ４５に読み出して展開することによって、各種機能を実現する。具体的には、制御部４３は、センサ制御部４６と、スペース認識部４７と、動作制御部４８として機能する。
　センサ制御部４６は、ビジョンセンサ５１を制御する。センサ制御部４６は、ビジョンセンサ５１に三次元情報を取得させ、ビジョンセンサ５１から三次元情報を受け取る。
　スペース認識部４７は、複数のワークＷの三次元情報に基づいてワークＷの周囲のスペースを認識する。具体的には、スペース認識部４７は、認識モデル４４ｂを用いて、三次元情報からワークＷの把持位置と他のワークＷと干渉することなく把持できる確度（以下、「把持確度」という）とを求める。
　認識モデル４４ｂは、三次元情報に基づいて、ハンド２によって把持できるワークＷを認識すると共に、把持できるワークＷの把持位置及び把持確度を求める。認識モデル４４ｂは、機械学習による学習済みモデルであり、予め生成されて記憶部４４に記憶されている。学習済モデルは、ＡＩ（Artificial Intelligence）、分類器又は分類学習器と呼ばれることもある。機械学習は、公知の種々の手法を利用可能であり、例えば、強化学習又は深層学習である。例えば、認識モデル４４ｂは、ニューラルネットワークを含んでいる。具体的には、ニューラルネットワークは、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ：Convolutional Neural Network）である。ワークＷの位置情報が三次元情報なので、認識モデル４４ｂは、ハンド２のアクセス方向は鉛直方向に限定されず、鉛直方向に対して傾斜する方向からハンド２がアクセスすることも想定して、ワークＷの把持の可否を識別する。把持位置には、把持位置の三次元情報に加えて、把持位置へのアクセス方向も含まれ得る。
　認識モデル４４ｂは、把持確度を求める際に、ワークＷの周囲のスペースの大きさも考慮している。周囲のスペースが大きいほど、把持確度は高くなる。つまり、把持確度は、ワークＷの周囲のスペースの大きさと相関がある。言い換えると、スペース認識部４７は、複数のワークＷの三次元情報に基づいて、把持確度という形式でワークＷの周囲のスペースを求める。
　動作制御部４８は、ロボット１に把持動作を実行させる。把持動作には、把持位置までのハンド２の移動と、把持位置における指２１によるワークＷの把持とが少なくとも含まれる。
　例えば、ハンド２の移動においては、動作制御部４８は、ハンド２の指令位置を算出し、ハンド２が指令位置に移動するように第１サーボアンプ４１に各サーボモータ１４へモータ電流を印加させる。それにより、ハンド２が指令位置に位置するようにロボットアーム１１が動作する。このとき、動作制御部４８は、ロボットアーム１１又はハンド２の速度又は加速度の上限を設定し、ロボットアーム１１又はハンド２の速度又は加速度が一定以下となるように制御する。
　さらに、動作制御部４８は、ワークＷへの指２１の押付力を制御する力制御を実行している。例えば、動作制御部４８は、指２１がワークＷに接触した場合に力制御を実行する。より詳しくは、動作制御部４８は、指２１の接触力が所定の力閾値以上となった場合に力制御を実行する。例えば、動作制御部４８は、慣性力、粘性力及び弾性力を考慮した以下の運動方程式に基づいてハンド２の指令位置を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　ここで、ｘｄは、指令位置である。ｍｄは、慣性係数である。ｃｄは、粘性係数である。ｋｄは、剛性係数である。ｆｍは、ハンド２に加えられる力であり、制御上の仮想の力である。ｆｓは、ハンド２の接触力である。例えば、ｆｓは、力センサ２５によって検出される力である。尚、「’」は１回微分を表し、「”」は２回微分を表す。
　つまり、ハンド２に加えられる力ｆｍとハンド２の接触力ｆｓとの合力に基づいてハンド２の指令位置が算出される。動作制御部４８は、指令位置を各サーボモータ１４の指令回転位置に換算して第１サーボアンプ４１へ出力する。第１サーボアンプ４１は、各サーボモータ１４の回転位置が指令回転位置となるように、各エンコーダ３１の検出結果に応じて各サーボモータ１４へのモータ電流をフィードバック制御する。動作制御部４８は、ハンド２に加えられる力ｆｍの上限値を設定することによって、ワークＷへのハンド２の押付力が一定値以下となるように力制御を実行する。
　動作制御部４８は、ワークＷの把持においては、指２１の指令位置を算出し、指２１が指令位置に移動するように第２サーボアンプ４２に各サーボモータ２４へモータ電流を印加させる。それにより、指２１が指令位置に位置するように移動する。このとき、動作制御部４８は、指２１の速度又は加速度の上限を設定し、指２１の速度又は加速度が一定以下となるように制御する。動作制御部４８による指２１の位置制御は、ハンド２の位置制御と同様である。
　動作制御部４８は、指２１を開閉動作させる際にも、ハンド２の移動と同様の力制御を実行する。動作制御部４８は、力制御に基づいて指２１の指令位置を算出し、指令位置に対応する指令回転位置を第２サーボアンプ４２へ出力する。第２サーボアンプ４２は、各サーボモータ２４の回転位置が指令回転位置となるように、各エンコーダ３２の検出結果に応じて各サーボモータ２４へのモータ電流をフィードバック制御する。
　動作制御部４８は、ロボット１の把持動作を対象ワークＷａの周囲のスペースに基づいて変更する。具体的には、把持動作には、動作内容の異なる第１把持動作と第２把持動作とが含まれる。第２把持動作は、第１把持動作に比べて高速化されている。例えば、第２把持動作では、ロボットアーム１１又はハンド２の移動速度及び加速度の少なくとも一方が第１把持動作に比べて速くなっている。動作制御部４８は、把持動作を第１把持動作と第２把持動作とで対象ワークの周囲のスペースに基づいて切り替える。より詳しくは、動作制御部４８は、対象ワークＷａの周囲のスペースが所定のスペース閾値以下の場合には、ロボット１に第１把持動作を実行させる。動作制御部４８は、対象ワークＷａの周囲のスペースがスペース閾値よりも大きい場合には、ロボット１に第２把持動作を実行させる。例えば、スペース閾値は、指２１が進入できる程度のスペースに相当する。この例では、動作制御部４８は、スペース認識部４７からの把持確度によって対象ワークＷａの周囲のスペースの大きさを判定する。把持確度が所定の確度閾値以下の場合にはロボット１に第１把持動作を実行せる一方、把持確度が確度閾値よりも大きい場合にはロボット１に第２把持動作を実行させる。すなわち、確度閾値は、スペース閾値に対応している。
　また、第１把持動作は、ハンド２の移動中にずらし動作をさらに含んでいる。ずらし動作では、ロボット１は、把持対象のワークＷである対象ワークＷａ及び対象ワークＷａの周囲のワークＷである周囲ワークＷｂの少なくとも一方に指２１を接触させ、指２１で対象ワークＷａ及び周囲ワークＷｂの少なくとも一方をずらすことによって、対象ワークＷａの周囲のスペースを拡大して対象ワークの周囲に指２１の進入スペースを形成する。つまり、ロボット１は、対象ワークＷａと周囲ワークＷｂとの隙間に指２１を押し込んで、対象ワークＷａ及び周囲ワークＷｂの少なくとも一方をずらして、対象ワークＷａの周囲に指２１の進入スペースを形成する。第１把持動作では、ロボット１は、ずらし動作を行ってから対象ワークＷａを把持する。ずらし動作では、指２１がワークＷに接触する。そのため、動作制御部４８は、前述のロボットアーム１１の力制御を行う。尚、第２把持動作は、ずらし動作を含んでいない。
　ずらし動作は、指２１を開閉させることなくハンド２をワークＷへ接近させる第１ずらし動作と、指２１を開閉方向へ移動させながらハンド２をワークＷへ接近させる第２ずらし動作とを含む。第２ずらし動作においては、指２１を開閉動作させることによって、対象ワークＷａ又は周囲ワークＷｂの移動、即ち、指２１の進入スペースの形成が促進される。
　以下、ロボット１によるワークＷのピッキング作業について、図５、図６及び図７を参照しながら詳しく説明する。図５は、ピッキング作業のフローチャートである。図６は、第２把持動作のフローチャートである。図７は、第１把持動作のフローチャートである。
　まず、ステップＳ１０１において、センサ制御部４６は、ビジョンセンサ５１に複数のワークＷの三次元情報を取得させる。ビジョンセンサ５１は、第１容器Ｃ１の上方から第１容器Ｃ１内の複数のワークＷの三次元情報を取得する。
　次に、ステップＳ１０２において、スペース認識部４７は、ビジョンセンサ５１からの三次元情報に基づいて、ハンド２によって把持できるワークＷを認識すると共に、把持できるワークＷの把持位置及び把持確度を求める。把持確度を求めることは、複数のワークＷのうち対象ワークＷａの周囲のスペースを取得することに相当する。
　続いて、動作制御部４８は、ステップＳ１０３において、複数のワークＷの中から把持する対象ワークＷａを選択する。動作制御部４８は、第１容器Ｃ１内のワークＷのうち把持確度が最も高いワークＷを対象ワークＷａとして選択する。
　動作制御部４８は、ステップＳ１０４において、対象ワークＷａの把持確度が所定の確度閾値αよりも大きいか否かを判定する。尚、確度閾値αは、把持位置におけるワークＷの周囲に指２１の進入できる程度のスペースが存在する場合の把持確度に相当する。言い換えると、動作制御部４８は、対象ワークＷａの把持位置において、対象ワークＷａの周囲に指２１の進入できる程度のスペースが存在するか否かを判定している。
　対象ワークＷａの把持確度が確度閾値αよりも大きい場合には、動作制御部４８は、ステップＳ１０５において、ロボット１に第２把持動作を実行させる。一方、対象ワークＷａの把持確度が確度閾値α以下の場合には、動作制御部４８は、ステップＳ１０７において、ロボット１に第１把持動作を実行させる。ステップＳ１０４は、前記把持動作を第１把持動作と前記第１把持動作に比べて高速化された第２把持動作とで対象ワークＷａの周囲のスペースに基づいて切り替えることに相当する。これらステップＳ１０５及びＳ１０７は、複数のワークＷの中から対象ワークＷａを把持する把持動作を前記ロボットアーム１１及び前記ハンド２に実行させることに相当する。
　第２把持動作では、動作制御部４８は、ステップＳ２０１において、ハンド２を所定の把持位置へ向けて移動させる。把持位置は、指２１でワークＷを把持できる位置までワークＷが複数の指２１の間に入り込んだハンド２の位置である。このとき、ロボットアーム１１は、ハンド２の中心軸Ｚが対象ワークＷａの把持位置に対応するアクセス方向を向くようにハンド２の姿勢を調整し、ハンド２を該アクセス方向へ移動させる。また、動作制御部４８は、指２１を対象ワークＷａよりも大きく開いた状態とする。動作制御部４８は、指２１と対象ワークＷａとの接触を避けるべく、指２１が対象ワークＷａの外側へ移動するようにハンド２の位置を調整する。
　前述の如く、第２把持動作は、第１把持動作に比べて高速化されている。例えば、第２把持動作におけるロボットアーム１１又はハンド２の移動速度及び加速度の少なくとも一方が第１把持動作に比べて速くなっている。そのため、第２把持動作においては、第１把持動作に比べて、ハンド２が把持位置へ向かって迅速に移動する。
　動作制御部４８は、ハンド２の移動中に、ステップＳ２０２において、指２１の接触力が所定の上限値βより大きいか否かを判定する。指２１の接触力は、指２１に中心軸Ｚ方向へ作用する力である。動作制御部４８は、力センサ２５によって検出される、中心軸Ｚ方向の力が上限値βより大きいか否かを判定する。指２１の接触力が上限値βよりも大きい場合には、動作制御部４８は、対象ワークＷａを把持不能であると判断して、第２把持動作を終了して、ピッキング作業のフローチャートに戻る。
　指２１の接触力が上限値β以下の場合には、動作制御部４８は、ステップＳ２０３において、ハンド２が把持位置に到達したか否かを判定する。ハンド２が把持位置に到達していない場合には、動作制御部４８は、ステップＳ２０１へ戻り、前述の処理を繰り返す。つまり、動作制御部４８は、指２１の接触力が上限値βを越えないように監視しながら、ハンド２の把持位置への移動を継続する。
　ハンド２が把持位置に到達すると、動作制御部４８は、ステップＳ２０４において指２１による対象ワークＷａの把持を実行させる。詳しくは、ハンド２は、複数の指２１を閉方向に移動させ、複数の指２１で対象ワークＷａを把持する。ハンド２による把持が完了すると、第２把持動作が完了する。
　第２把持動作が完了すると、動作制御部４８は、ピッキング作業のフローチャートに戻り、ステップＳ１０６において対象ワークＷａの搬出をロボット１に実行させる。詳しくは、ロボットアーム１１は、指２１で対象ワークＷａを把持した状態のハンド２を第２容器Ｃ２まで移動させる。ハンド２が第２容器Ｃ２まで移動し、対象ワークＷａの把持を解除すると、一の対象ワークＷａに対するピッキング作業が完了する。
　一の対象ワークＷａに対するピッキング作業が完了すると、ロボット１は、次の対象ワークＷａのピッキング作業を実行する。第２把持動作を含むピッキング作業の完了した後は、動作制御部４８は、ステップＳ１０３に戻って、対象ワークＷａの選択を実行する。第２把持動作によって対象ワークＷａを把持した後は、第１容器Ｃ１内の対象ワークＷａ以外の他のワークＷの配置を変化させていない可能性が高い。そのため、動作制御部４８は、新たに第１容器Ｃ１内の複数のワークＷの三次元情報を取得してワークＷの周囲のスペースの認識をやり直すことなく、既に得られているワークＷの把持位置及び把持確度に基づいて対象ワークＷａを選択する。動作制御部４８は、既に搬出されたワークＷを除く、第１容器Ｃ１内のワークＷの中から把持確度が最も高いワークＷを対象ワークＷａとして選択する。
　その後、ステップＳ１０４以降の処理が繰り返される。確度閾値αよりも大きい把持確度を有するワークＷが第１容器Ｃ１内に存在する間は、ステップＳ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０５及びＳ１０６が繰り返されることによって、第２把持動作を介してワークＷが第１容器Ｃ１から搬送され続ける。第１容器Ｃ１内のワークＷは、把持確度が高いワークＷから順番にロボット１に搬出されていく。
　尚、第２把持動作において指２１の接触力が上限値βを越えることによって第２把持動作が終了した場合には、センサ制御部４６は、ステップＳ１０１に戻り、第１容器Ｃ１内の複数のワークＷの三次元情報の取得からやり直してもよい。指２１の接触力が大きい場合には、指２１が対象ワークＷａ又は他のワークＷに接触して、第１容器Ｃ１内のワークＷの配置が変化している可能性があるためである。
　やがて、確度閾値αよりも大きい把持確度を有するワークＷが第１容器Ｃ１内に存在しなくなる。その場合、動作制御部４８は、ステップＳ１０４において、対象ワークＷａの把持確度が確度閾値α以下であると判定し、ステップＳ１０７へ進み、ロボット１に第１把持動作を実行させる。
　第１把持動作では、動作制御部４８は、ステップＳ３０１において、ハンド２を把持位置へ向けて移動させる。このとき、ハンド２の姿勢、移動方向及び把持位置は、第２把持動作と同様である。ただし、第１把持動作は、第２把持動作に比べて低速化されている。例えば、ロボットアーム１１又はハンド２の移動速度及び加速度の少なくとも一方が第２把持動作に比べて遅くなっている。そのため、第１把持動作においては、第２把持動作に比べて、ハンド２が把持位置へ向かって低速で移動する。
　動作制御部４８は、ハンド２の移動中に、ステップＳ３０２において、指２１の接触力が所定の力閾値γより大きいか否かを判定する。動作制御部４８は、力センサ２５によって検出される、中心軸Ｚ方向の力が力閾値γより大きいか否かを判定する。例えば、力閾値γは、第２把持動作における上限値βよりも小さい。
　指２１の接触力が力閾値γ以下の場合には、動作制御部４８は、ステップＳ３０３において、ハンド２が把持位置に到達したか否かを判定する。ハンド２が把持位置に到達していない場合には、動作制御部４８は、ステップＳ３０１へ戻り、ステップＳ３０１からの処理を繰り返す。つまり、動作制御部４８は、指２１の接触力が力閾値γを越えないように監視しながら、ハンド２の把持位置への移動を継続する。
　図８は、第１把持動作において指２１がワークＷに接触した状態を示すハンド２の模式図である。図９は、第１把持動作の第１ずらし動作において指２１が周囲ワークＷｂをずらす状態を示すハンド２の模式図である。図１０は、第１ずらし動作において指２１が把持位置に到達した状態を示すハンド２の模式図である。第１把持動作は、対象ワークＷａの周囲のスペースが比較的小さい場合に実行される。そのため、ハンド２を把持位置へ移動させる際に指２１がワークＷ、具体的には、対象ワークＷａ及び周囲ワークＷｂの少なくとも一方に接触する可能性がある。ハンド２の把持位置への移動においては、指２１は対象ワークＷａよりも開いた状態となり且つ指２１は対象ワークＷａの外側へ位置するようにハンド２が移動するので、指２１は、図８に示すように、対象ワークＷａよりも周囲ワークＷｂに接触する可能性が高い。このとき、指２１のうち第２部分２３が周囲ワークＷｂに接触する。第２部分２３は弾性部材によって形成されているので、指２１及び周囲ワークＷｂに加わる衝撃が低減される。
　仮に、ハンド２が周囲ワークＷｂに接触したとしても、指２１の接触力が力閾値γを越えない限りは、ハンド２の把持位置への移動が継続される。指２１が周囲ワークＷｂに接触しても、周囲ワークＷｂが側方へずれることが可能な場合には、図９に示すように、ハンド２の移動に伴って周囲ワークＷｂが指２１に押されて、指２１の進行方向に対して側方へ周囲ワークＷｂがずれる。この場合、指２１の接触力は過度に大きくならないので、指２１の接触力は力閾値γ以下の範囲に収まり、ハンド２の移動が継続され得る。このとき、指２１の第２部分２３は、適宜弾性変形する。これにより、指２１及び周囲ワークＷｂに加わる衝撃が低減される。
　このロボットアーム１１及びハンド２の動作がずらし動作であり、より詳しくは、第１ずらし動作である。第１ずらし動作は、指２１を開閉方向Ｘへ移動させることなく、ハンド２を中心軸Ｚ方向へのみ移動させることによってワークＷをずらす動作である。周囲ワークＷｂがずれると、対象ワークＷａと周囲ワークＷｂとの間に指２１の進入スペースが形成されていく。その結果、図１０に示すように、指２１が周囲ワークＷｂを側方へ押しのけつつ、ハンド２が把持位置へ到達し得る。
　第１把持動作は、第２把持動作に比べて低速化されている。そのため、指２１がワークＷに接触する際の衝撃が低減される。それに加えて、指２１、より具体的には第２部分２３は、弾性部材によって形成されている。第２部分２３は、指２１のうち先端側の部分であり、第１把持動作においてワークＷに接触し得る部分である。このため、指２１がワークＷに接触する際の衝撃が緩和される。
　尚、認識モデル４４ｂによる把持位置の認識精度又はハンド２の位置精度によっては、指２１は、対象ワークＷａにも接触し得る。その場合、指２１は、対象ワークＷａを指２１の進行方向に対して側方へずらす。対象ワークＷａがずれることが可能な場合には、前述のように指２１が対象ワークＷａを側方へ押しのけつつ、ハンド２が把持位置へ到達し得る。指２１が対象ワークＷａと周囲ワークＷｂとの両方に接触する場合には、指２１は、対象ワークＷａと周囲ワークＷｂとの両方を側方に押しのけ得る。
　図１１は、第１ずらし動作後に指２１がワークＷを把持する状態を示すハンド２の模式図である。ハンド２が把持位置に到達すると、動作制御部４８は、ステップＳ３０４において指２１による対象ワークＷａの把持を実行させる。詳しくは、ハンド２は、図１１に示すように、複数の指２１を閉方向に移動させ、複数の指２１で対象ワークＷａを把持する。ハンド２による把持が完了すると、第１把持動作が完了する。
　一方、指２１が接触したワークＷがずれることができない場合もある。図１２は、第１ずらし動作によってワークＷがずれない状態を示すハンド２の模式図である。例えば、図１２に示すように、周囲ワークＷｂの外側、即ち、対象ワークＷａと反対側に別のワークＷが位置している場合などには、周囲ワークＷｂが移動できない場合がある。その場合、指２１の接触力が力閾値γより大きくなり得る。
　指２１の接触力が力閾値γを越えると、動作制御部４８は、ステップＳ３０５において、指２１を閉動作させる。指２１が閉動作を行う間も、動作制御部４８は、ハンド２の把持位置への移動を継続する。このロボットアーム１１及びハンド２の動作が第２ずらし動作である。第２ずらし動作は、指２１を開閉方向Ｘへ移動させつつ、ハンド２を中心軸Ｚ方向へ移動させることによってワークＷをずらす動作である。動作制御部４８は、第１把持動作においてロボットアーム１１及びハンド２にまず第１ずらし動作を実行させ、第１ずらし動作では指２１の進入スペースを形成できない場合にロボットアーム１１及びハンド２に第２ずらし動作を実行させる。
　図１３は、第１把持動作の第２ずらし動作において指２１が対象ワークＷａをずらす状態を示すハンド２の模式図である。具体的には、動作制御部４８は、ワークＷに接触している可能性がある方の指２１を閉動作させる。これにより、指２１は、開閉方向Ｘの内側へ対象ワークＷａをずらすことによって対象ワークＷａと周囲ワークＷｂとのスペースを拡大する。
　尚、第２ずらし動作においては、動作制御部４８は、ロボットアーム１１の力制御を実行する。ただし、第１ずらし動作においても、動作制御部４８は、ロボットアーム１１の力制御を実行してもよい。
　そして、動作制御部４８は、ステップＳ３０６において、閉動作させた指２１に作用する開閉方向Ｘの力が所定の上限値θより大きいか否かを判定する。動作制御部４８は、対応する指２１の力センサ２５によって検出される、開閉方向Ｘの力が上限値θより大きいか否かを判定する。動作制御部４８は、指２１に開閉方向Ｘへ作用する力によって対象ワークＷａが円滑にずれているか否かを判定する。対象ワークＷａは、他のワークＷとの干渉等の理由で移動できない場合もある。その場合、指２１に開閉方向Ｘへ作用する力が増大する。指２１に開閉方向Ｘへ作用する力が上限値θを越えた場合には、動作制御部４８は、対象ワークＷａを把持不能であると判断して、第１把持動作を終了して、ピッキング作業のフローチャートに戻る。
　対象ワークＷａが円滑にずれている場合、即ち、指２１に開閉方向Ｘへ作用する力が上限値θ以下の場合は、動作制御部４８は、ステップＳ３０７において、指２１の接触力が上限値εより大きいか否かを判定する。上限値εは、力閾値γよりも大きい。動作制御部４８は、力センサ２５によって検出される、中心軸Ｚ方向の接触力が上限値εより大きいか否かを判定する。指２１の接触力が上限値εよりも大きいことは、第２ずらし動作を行っても周囲ワークＷｂへの指２１の接触力が増大していることを意味する。指２１の接触力が上限値εよりも大きい場合には、動作制御部４８は、対象ワークＷａを把持不能であると判断して、第１把持動作を終了して、ピッキング作業のフローチャートに戻る。
　指２１の接触力が上限値ε以下である場合には、指２１の閉動作が有効である可能性が高い。その場合、動作制御部４８は、第１把持動作を開始してから所定の制限時間を経過したか否か、即ち、タイムアウトとなったか否かを判定する。制限時間を経過することは、ワークＷが円滑にずれず、指２１の進入スペースの形成が不調であったことを意味する。タイムアウトの場合には、動作制御部４８は、対象ワークＷａを把持不能であると判断して、第１把持動作を終了して、ピッキング作業のフローチャートに戻る。
　タイムアウトになっていない場合には、動作制御部４８は、ステップＳ３０９において、ハンド２が把持位置に到達したか否かを判定する。ハンド２が把持位置に到達していない場合には、動作制御部４８は、ステップＳ３０５へ戻り、ステップＳ３０５からの処理を繰り返す。つまり、動作制御部４８は、指２１に作用する開閉方向Ｘの力が上限値θを越えないように且つ指２１の接触力が上限値εを越えないように監視しながら、第２ずらし動作を継続する。
　対象ワークＷａがずれると、対象ワークＷａと周囲ワークＷｂとの間に指２１の進入スペースが形成されていく。図１４は、第２ずらし動作において指２１が把持位置に到達した状態を示すハンド２の模式図である。その結果、図１４に示すように、指２１が対象ワークＷａを側方へ押しのけつつ、ハンド２が把持位置へ到達し得る。
　図１５は、第２ずらし動作後に指２１がワークＷを把持する状態を示すハンド２の模式図である。ハンド２が把持位置に到達すると、動作制御部４８は、ステップＳ３０９において指２１による対象ワークＷａの把持を実行させる。詳しくは、ハンド２は、図１５に示すように、複数の指２１を閉方向に移動させ、複数の指２１で対象ワークＷａを把持する。ハンド２による把持が完了すると、第１把持動作が完了する。
　これらステップＳ３０１，Ｓ３０２，Ｓ３０３，Ｓ３０５，Ｓ３０６，Ｓ３０７，Ｓ３０８及びＳ３０９は、複数のワークＷのうち対象ワークＷａ及び対象ワークＷａの周囲のワークＷｂの少なくとも一方を前記指２１でずらすことによって前記指２１の進入スペースを対象ワークＷａの周囲に形成するずらし動作を前記ロボットアーム１１及び前記ハンド２に実行させることに相当する。
　第１把持動作が完了すると、動作制御部４８は、ピッキング作業のフローチャートに戻り、ステップＳ１０８において対象ワークＷａの搬出をロボット１に実行させる。ステップＳ１０８の処理は、ステップＳ１０６と同様である。
　一の対象ワークＷａに対するピッキング作業が完了すると、ロボット１は、次の対象ワークＷａのピッキング作業を実行する。第１把持動作を含むピッキング作業を完了した後は、動作制御部４８は、ステップＳ１０１に戻って、第１容器Ｃ１内の複数のワークＷの三次元情報の取得からやり直す。第１把持動作によって第１容器Ｃ１内のワークＷの配置が変わっている可能性があるため、新たに第１容器Ｃ１内の複数のワークＷの三次元情報を取得してワークＷの周囲のスペースの認識をやり直す。
　新たに第１容器Ｃ１内のワークＷの周囲のスペースの認識を実行した結果、確度閾値αよりも大きい把持確度を有するワークＷが存在する場合には、ステップＳ１０３及びＳ１０４を経て、ステップＳ１０５の第２把持動作が実行される。確度閾値αよりも大きい把持確度を有するワークＷが存在しない場合には、ステップＳ１０７の第１把持動作が繰り返される。
　こうして、第１把持動作又は第２把持動作によるピッキング作業が繰り返され、把持確度が高いワークＷから順番に第１容器Ｃ１から第２容器Ｃ２へ搬出されていく。第１容器Ｃ１内からワークＷがなくなると、全てのピッキング作業が完了する。
　このようにロボットシステム１００によれば、ロボット１による把持動作を第１把持動作と第１把持動作よりも高速化された第２把持動作とで対象ワークＷａの周囲のスペースに基づいて切り替える。これにより、複数のワークＷのピッキング作業を効率よく行うことができる。
　詳しくは、対象ワークＷａの周囲のスペースが比較的小さい場合には第１把持動作が実行される。対象ワークＷａの周囲のスペースが比較的小さい場合には、ハンド２が把持位置まで移動する際に指２１が対象ワークＷａ及び周囲ワークＷｂに干渉する可能性がある。そのため、ハンド２を低速化することによって、指２１とワークＷとが接触した場合であっても、指２１及びワークＷに作用する衝撃を低減することができる。一方、対象ワークＷａの周囲のスペースが比較的大きい場合には第２把持動作が実行される。対象ワークＷａの周囲のスペースが比較的大きい場合には、ハンド２が把持位置まで移動する際に指２１が対象ワークＷａ及び周囲ワークＷｂに干渉する可能性が低い。そのため、ハンド２が迅速に動作しても、ハンド２又はワークＷに衝撃を与える可能性が低い。把持動作が高速化されているため、ピッキング作業の処理能力が向上する。
　このように、ワークＷが複数存在する場合に、全てのワークＷに対して同様の把持動作を行うのではなく、対象ワークＷａの周囲のスペースに応じて低衝撃の第１把持動作と迅速な第２把持動作とを使い分けることによって、ピッキング作業の効率を向上させることができる。特に、複数のワークがバラ積みされた状態であっても、指２１及びワークＷに大きな衝撃が加わることを回避しつつ、ワークＷを迅速にピッキングすることができる。
　さらに、第１把持動作においてはずらし動作が実行される。指２１によって対象ワークＷａ及び周囲ワークＷｂの少なくとも一方をずらすことによって、対象ワークＷａと周囲ワークＷｂとの間に指２１の進入スペースを形成することができ、対象ワークＷａの把持を実現することができる。ずらし動作によれば、ハンド２を複雑に動作させたり、ハンド２でワークＷを持ち直したりしなくても、簡便な動作で対象ワークＷａの把持を実現することができる。ずらし動作は、ハンド２の動作が簡便なため、迅速な把持にも寄与する。
　それに加えて、第１把持動作は、第２把持動作に比べて低速化されている。ずらし動作では、指２１がワークＷに接触する。このときのハンド２の動作が比較的低速になっているため、指２１及びワークＷに加わる衝撃が低減される。つまり、ずらし動作は、指２１及びワークＷへの衝撃を低減しつつ、ワークＷをずらすことができる。
　また、指２１が弾性部材によって形成されているため、指２１及びワークＷに加わる衝撃がより一層低減される。
　さらに、ずらし動作では、指２１に作用する接触力が高くなり過ぎないように力制御が実行されている。これにより、ずらし動作時の指２１及びワークＷへの衝撃をより低減することができる。
　また、ずらし動作では、ハンド２のみを移動させる第１ずらし動作と、ハンド２の移動に加えて指２１を開閉させる第２ずらし動作とが含まれる。第１ずらし動作の方が第２ずらし動作に比べて動作が単純であるため、第１ずらし動作が優先的に実行される。これにより、単純な動作で対象ワークＷａの把持を実現することができる。ただし、第１ずらし動作では指２１の進入スペースの形成が不調である場合には、第２ずらし動作が実行される。第２ずらし動作によれば、ワークＷをずらす方向に指２１が動くので、ワークＷのずれが促進され、指２１の進入スペースの形成が促進される。さらには、ワークＷに対する指２１の位置が変化するので、指２１とワークＷとの間で相互に作用する力が緩和され得る。
　また、第１把持動作と第２把持動作とでは、第２把持動作が優先的に実行される。第２把持動作では指２１とワークＷとの接触の可能性が低いので、複数のワークＷの配置を変化させる可能性が低い。ワークＷの配置に変化がない場合には、ワークＷの周囲のスペースの認識又は検出を更新しなくても、ワークＷのピッキングを繰り返すことができる。つまり、第２把持動作を優先的に実行することによって、ピッキング作業をより効率よく行うことができる。
　さらには、周囲のスペースが大きいワークＷから順にピッキングされる。これにより、第２把持動作又は第１把持動作の中でも他のワークＷへの影響を低減しながらピッキング作業を繰り返すことができ、ピッキング作業をより効率よく行うことができる。
　また、ロボットシステム１００は、ビジョンセンサ５１を備えているので、複数のワークＷの三次元情報を必要に応じて取得して、ワークＷの周囲のスペースを新たに取得し直すことができる。例えば、第１把持動作では指２１がワークＷに接触するので、複数のワークＷの配置が変化する可能性がある。第１把持動作後に次の把持動作が実行される場合には、ワークＷの周囲のスペースが変化している可能性がある。そのような場合に、ロボットシステム１００は、ワークＷの周囲のスペースを容易に取得し直すことができる。つまり、ロボットシステム１００は、ワークＷの周囲のスペースを正確に評価して、第１把持動作及び第２把持動作を実行することができる。
　《その他の実施形態》
　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
　指２１は、弾性部材によって形成されていなくてもよい。指２１の本数は、２本に限定されず、３本以上であってもよい。
　指２１の接触力を検出するセンサは、力センサ２５に限定されない。例えば、ハンド２とロボットアーム１１との連結部分に、力センサが設けられ、この力センサによって指２１の接触力を検出してもよい。あるいは、サーボモータ１４の電流を検出する電流センサ又はサーボモータ１４のトルクを検出するトルクセンサ等によって、指２１の接触力を判定してもよい。
　ビジョンセンサ５１は、固定的に配置されるのではなく、ロボットアーム１１に取り付けられていてもよい。ビジョンセンサ５１によってワークＷの三次元情報を取得する際に、ビジョンセンサ５１が所定の取得位置に位置するようにロボットアーム１１が移動させられてもよい。
　複数のワークＷの三次元情報は、点群データに限定されない。三次元情報は、ＲＧＢ－Ｄ画像、デプス画像、ボクセル等であってもよい。
　ワークＷの周囲のスペースは、複数のワークＷの三次元情報ではなく、複数のワークＷの画像、即ち、二次元画像から求められてもよい。例えば、ロボットシステム１００は、ビジョンセンサ５１に代えて、二次元画像を撮像するカメラを備えていてもよい。その場合、制御装置４は、二次元画像に基づいて、ハンド２によって把持できるワークＷ及びワークＷの周囲のスペースを認識してもよい。制御装置４は、二次元画像とワークＷのテンプレートとを照らし合わせて、パターンマッチング等の手法によって二次元画像中のワークＷを抽出し得る。
　また、ロボットシステム１００は、ビジョンセンサ５１等の複数のワークＷの三次元情報又は画像を取得する装置を備えていなくてもよい。例えば、ロボットシステム１００は、複数のワークＷの三次元情報又は画像が入力されてもよい。さらには、ロボットシステム１００は、複数のワークＷの位置及びワークＷの周囲のスペースに関する情報が入力されてもよい。
　第２把持動作が第１把持動作よりも高速化されていれば、第１把持動作及び第２把持動作の動作内容は、前述のものに限定されない。例えば、第１把持動作においては、第１ずらし動作だけが実行され、第２ずらし動作が実行されなくてもよい。
　また、第１把持動作においては、周囲ワークＷｂではなく、対象ワークＷａを優先的にずらすように、即ち、指２１がまず対象ワークＷａに接触するように、ロボット１が制御されてもよい。その場合、第２ずらし動作においては、指２１は閉方向ではなく、開方向に移動してもよい。
　第２把持動作においてもロボットアーム１１の力制御を実行してもよい。その場合、第２把持動作における力制御の応答性は、第１把持動作に比べて高くてもよい。例えば、第２把持動作においては、前述のロボットアーム１１の力制御におけるインピーダンス特性、例えば、慣性係数ｍｄ、粘性係数ｃｄ及び剛性係数ｋｄが、第１把持動作に比べて応答性が高くなる方向へ調整される。こうすることによっても、第２把持動作を第１把持動作に比べて高速化することができる。
　第２把持動作を含むピッキング作業が完了するごとに、センサ制御部４６は、ステップＳ１０１に戻り、第１容器Ｃ１内の複数のワークＷの三次元情報の取得からやり直してもよい。ワークＷが減ることによって、第２把持動作の対象となるワークＷが増える可能性があるためである。
　前述のブロック図は一例であり、複数のブロックを１つのブロックとして実現したり、１つのブロックを複数のブロックに分割したり、一部の機能を別のブロックに移したりしてもよい。
　本開示の技術は、ロボット制御プログラム４４ａが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。また、ロボット制御プログラム４４ａは、インターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるものであってもよい。
　フローチャートは、一例に過ぎない。フローチャートにおけるステップを適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行ってもよい。また、フローチャートにおけるステップの順番を変更したり、直列的な処理を並列的に処理したりしてもよい。
　本明細書中に記載されている構成要素により実現される機能は、当該記載された機能を実現するようにプログラムされた、汎用プロセッサ、特定用途プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣｓ（Application Specific Integrated Circuits）、ＣＰＵ（a Central Processing Unit）、従来型の回路、及び／又はそれらの組合せを含む、回路（circuitry）又は演算回路（processing circuitry）において実装されてもよい。プロセッサは、トランジスタ及びその他の回路を含み、回路又は演算回路とみなされる。プロセッサは、メモリに格納されたプログラムを実行する、プログラマブルプロセッサ（programmed processor）であってもよい。
　本明細書において、回路（circuitry）、ユニット、手段は、記載された機能を実現するようにプログラムされたハードウェア、又は実行するハードウェアである。当該ハードウェアは、本明細書に開示されているあらゆるハードウェア、又は、当該記載された機能を実現するようにプログラムされた、又は、実行するものとして知られているあらゆるハードウェアであってもよい。
　当該ハードウェアが回路（circuitry）のタイプであるとみなされるプロセッサである場合、当該回路、手段、又はユニットは、ハードウェアと、当該ハードウェア及び又はプロセッサを構成する為に用いられるソフトウェアの組合せである。
　本開示の技術をまとめると、以下のようになる。
　［１］　ロボットシステム１００は、ロボットアーム１１と、開閉動作を行う複数の指２１が設けられ、前記ロボットアーム１１に連結されたハンド２と、複数のワークＷの中から対象ワークＷａを前記ハンド２によって把持する把持動作を前記ロボットアーム１１及び前記ハンド２に実行させる制御装置４とを備え、前記制御装置４は、対象ワークＷａ及び対象ワークＷａの周囲のワークＷｂの少なくとも一方を前記指２１でずらすことによって対象ワークＷａの周囲に前記指２１の進入スペースを形成するずらし動作を前記ロボットアーム１１及び前記ハンド２に実行させてから、前記把持動作を前記ロボットアーム１１及び前記ハンド２に実行させる。
　この構成によれば、ずらし動作によって対象ワークＷａの周囲に指２１の進入スペースが形成されるので、周囲のスペースが小さかった対象ワークＷａもハンド２によって把持することができる。ずらし動作は、ワークＷをずらすだけなので、ハンド２を複雑に動作させたり、ハンド２で対象ワークＷａを持ち直したり、ハンド２で周囲ワークＷｂを把持して移動させたりすることに比べて簡便な動作で対象ワークＷａの把持を実現することができる。その結果、ピッキング作業を効率よく行うことができる。ハンド２の動作が簡便なため、迅速な把持にも寄与する。
　［２］
　［１］に記載のロボットシステム１００において、前記制御装置４は、第１把持動作と前記第１把持動作に比べて高速化された第２把持動作とで前記把持動作を対象ワークＷａの周囲のスペースに基づいて切り替え、前記第１把持動作中に前記ずらし動作を前記ロボットアーム１１及び前記ハンド２に実行させる。
　この構成によれば、第２把持動作は、第１把持動作に比べて高速化されているため、対象ワークＷａの把持を迅速に実行することができる。一方、第１把持動作は、第２把持動作に比べると、指２１がワークＷに接触した場合の衝撃が低減される。対象ワークＷａの周囲のスペースは、指２１で対象ワークＷａを円滑に把持できるか否かに影響を与え得る。低衝撃の第１把持動作と高速の第２把持動作とを対象ワークＷａの周囲のスペースに基づいて切り替えることによって、指２１及びワークＷの衝撃を低減しつつ、ピッキング作業を効率よく行うことができる。さらに、第１把持動作にずらし動作が含まれるので、ずらし動作時に指２１がワークＷに与える衝撃を低減することができる。つまり、ずらし動作では指２１が対象ワークＷａ又は周囲ワークＷｂに接触し得る。このときロボットアーム１１及びハンド２の動作が低速化されているので、指２１がワークＷに与える衝撃が低減させる。
　［３］
　［１］又は［２］に記載のロボットシステム１００において、前記ずらし動作は、前記指２１を開閉させることなく前記ハンド２をワークＷへ接近させる第１ずらし動作と、前記指２１を開閉方向へ移動させながら前記ハンド２をワークＷへ接近させる第２ずらし動作の少なくとも一方を含む。
　この構成によれば、第１ずらし動作は、第２ずらし動作に比べて動作が簡便であるため、効率のよい把持を実現することができる。一方、第２ずらし動作は、第１ずらし動作に比べてワークＷの移動が促進されるので、様々な状況の対象ワークＷａの把持を実現できる。
　［４］
　［１］乃至［３］の何れか１つに記載のロボットシステム１００において、前記制御装置４は、前記第１把持動作において前記ロボットアーム１１及び前記ハンド２にまず前記第１ずらし動作を実行させ、前記第１ずらし動作では前記指２１の進入スペースを形成できない場合に前記ロボットアーム１１及び前記ハンド２に前記第２ずらし動作を実行させる。
　この構成によれば、第１ずらし動作が優先され、第１ずらし動作で対応できない場合に第２ずらし動作が実行される。簡便な動作の第１ずらし動作をできるだけ使ってピッキング作業を実行することによって、ピッキング作業の効率をより向上させることができる。第１ずらし動作と第２ずらし動作とを適切に使い分けることによって、ピッキング作業の効率を向上させつつ、様々な状況のワークＷの把持を実現することができる。
　［５］
　［１］乃至［４］の何れか１つ記載のロボットシステム１００において、前記制御装置４は、ワークＷに対する前記指２１の接触力が所定の力閾値γ以下の場合には、前記ロボットアーム１１及び前記ハンド２に前記第１把持動作において前記第１ずらし動作を実行させる一方、ワークＷに対する前記指２１の接触力が前記力閾値γより大きい場合には、前記ロボットアーム１１及び前記ハンド２に前記第１把持動作において前記第２ずらし動作を実行させる。
　この構成によれば、第１把持動作において、指２１の接触力が比較的小さい場合には第１ずらし動作が実行され、指２１の接触力が比較的大きい場合には第２ずらし動作が実行される。つまり、第１ずらし動作によってワークＷが順調にずれている場合には、指２１の接触力はあまり増大しない。第１ずらし動作によってワークＷが順調にずれない場合には、指２１の接触力が増大し得る。指２１の接触力が増大した場合には、第１ずらし動作が第２ずらし動作に切り替えられる。第２ずらし動作により指２１の開閉動作が追加されることによって、ワークＷのずらしが促進される。
　［６］
　［１］乃至［５］の何れか１つに記載のロボットシステム１００において、前記ロボットアーム１１及び前記ハンド２は、前記第１ずらし動作では対象ワークＷａの周囲の周囲ワークＷｂを前記指２１でずらす一方、前記第２ずらし動作では対象ワークＷａを前記指２１でずらす。
　この構成によれば、第１ずらし動作は周囲ワークＷｂをずらす一方、第２ずらし動作は対象ワークＷａをずらす。つまり、対象ワークＷａよりも周囲ワークＷｂの方が優先的にずらされる。把持の対象は対象ワークＷａであるため、対象ワークＷａの位置があまり変わらない方が対象ワークＷａの適切な把持を実現しやすい。
　［７］
　［１］乃至［６］の何れか１つに記載のロボットシステム１００において、前記制御装置４は、前記第１把持動作において、ワークＷへの前記指２１の押付力を制御する力制御を行いながら前記ロボットアーム１１及び前記ハンド２に前記ずらし動作を実行させる。
　この構成によれば、指２１及びワークＷへ作用する力が管理され、指２１及びワークＷへ過度な力が作用することが回避される。
　［８］
　［１］乃至［７］の何れか１つに記載のロボットシステム１００において、前記制御装置４は、前記第１把持動作及び前記第２把持動作のうち前記第２把持動作を前記ロボットアーム１１及び前記ハンド２に優先的に実行させる。
　この構成によれば、迅速に把持できるワークＷから先に搬出することができる。つまり、迅速なピッキング作業の観点からは、より多くのワークＷを第２把持動作で把持して搬出することが好ましい。第１把持動作では指２１がワークＷに接触するので、第２把持動作で把持できたはずのワークＷが第２把持動作で把持できない状態となる可能性がある。そこで、複数のワークＷの中に第２把持動作で把持できるワークＷが存在する間は、第２把持動作で優先的にワークＷを把持して搬出することによって、より多くのワークＷを第２把持動作で把持して搬出することができる。さらに、ワークＷの個数が減少すると、ワークの周囲のスペースが拡大される可能性もある。つまり、第２把持動作で把持できなかったワークＷが第２把持動作で把持できるようになる可能性もある。それにより、第２把持動作で把持できるワークＷが増加する。その結果、ピッキング作業が全体として迅速に実行される。
［９］
　［１］乃至［８］の何れか１つに記載のロボットシステム１００において、前記制御装置４は、対象ワークＷａ及び対象ワークＷａの周囲の周囲ワークＷｂを含む画像又は三次元情報から対象ワークＷａの周囲のスペースを求める。
　この構成によれば、ロボットシステム１００は、対象ワークＷａの周囲のスペースに関する情報を外部から与えられなくても、画像又は三次元情報から対象ワークＷａの周囲のスペースを求めることができる。例えば、対象ワークＷａの周囲のスペースに関する情報をユーザがロボットシステム１００に入力する必要がないので、ピッキング作業を効率よく行うことができる。
　［１０］
　［１］乃至［９］の何れか１つに記載のロボットシステム１００において、前記指２１は、弾性部材によって形成されている。
　この構成によれば、把持動作において指２１がワークＷに接触したとしても、指２１及びワークＷに加わる衝撃を低減することができる。
　［１１］
　ロボット制御方法は、ロボットアーム１１と開閉動作を行う複数の指２１が設けられ、前記ロボットアーム１１に連結されたハンド２とを備えたロボット１を制御するロボット制御方法であって、複数のワークＷのうち対象ワークＷａ及び対象ワークの周囲のワークの少なくとも一方を前記指でずらすことによって対象ワークの周囲に前記指の進入スペースを形成するずらし動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させることと、前記ずらし動作の後に対象ワークＷａを把持する把持動作を前記ロボットアーム１１及び前記ハンド２に実行させることとを含む。
　この構成によれば、ずらし動作によって対象ワークＷａの周囲に指２１の進入スペースが形成されるので、周囲のスペースが小さかった対象ワークＷａもハンド２によって把持することができる。ずらし動作は、ワークＷをずらすだけなので、ハンド２を複雑に動作させたり、ハンド２で対象ワークＷａを持ち直したり、ハンド２で周囲ワークＷｂを把持して移動させたりすることに比べて簡便な動作で対象ワークＷａの把持を実現することができる。その結果、ピッキング作業を効率よく行うことができる。ハンド２の動作が簡便なため、迅速な把持にも寄与する。
　［１２］
　ロボット制御プログラム４４ａは、ロボットアーム１１と開閉動作を行う複数の指２１が設けられ、前記ロボットアーム１１に連結されたハンド２とを備えたロボット１を制御する機能を制御装置４（コンピュータ）に実現させるためのロボット制御プログラムであって、複数のワークＷのうち対象ワークＷａ及び対象ワークの周囲のワークの少なくとも一方を前記指でずらすことによって対象ワークの周囲に前記指の進入スペースを形成するずらし動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させる機能と、前記ずらし動作の後に対象ワークＷａを把持する把持動作を前記ロボットアーム１１及び前記ハンド２に実行させる機能とを制御装置４に実現させる。
　この構成によれば、ずらし動作によって対象ワークＷａの周囲に指２１の進入スペースが形成されるので、周囲のスペースが小さかった対象ワークＷａもハンド２によって把持することができる。ずらし動作は、ワークＷをずらすだけなので、ハンド２を複雑に動作させたり、ハンド２で対象ワークＷａを持ち直したり、ハンド２で周囲ワークＷｂを把持して移動させたりすることに比べて簡便な動作で対象ワークＷａの把持を実現することができる。その結果、ピッキング作業を効率よく行うことができる。ハンド２の動作が簡便なため、迅速な把持にも寄与する。
１００　　ロボットシステム
１１　　　ロボットアーム
１　　　　ロボット
２　　　　ハンド
２１　　　指
４　　　　制御装置
４４ａ　　ロボット制御プログラム

 

Claims (12)

  1. 　ロボットアームと、
    　開閉動作を行う複数の指が設けられ、前記ロボットアームに連結されたハンドと、
    　複数のワークの中から対象ワークを前記ハンドによって把持する把持動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させる制御装置とを備え、
    　前記制御装置は、対象ワーク及び対象ワークの周囲のワークの少なくとも一方を前記指でずらすことによって対象ワークの周囲に前記指の進入スペースを形成するずらし動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させてから、前記把持動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させるロボットシステム。
  2. 　請求項１に記載のロボットシステムにおいて、
    　前記制御装置は、第１把持動作と前記第１把持動作に比べて高速化された第２把持動作とで前記把持動作を対象ワークの周囲のスペースに基づいて切り替え、前記第１把持動作中に前記ずらし動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させるロボットシステム。
  3. 　請求項２に記載のロボットシステムにおいて、
    　前記ずらし動作は、前記指を開閉させることなく前記ハンドをワークへ接近させる第１ずらし動作と、前記指を開閉方向へ移動させながら前記ハンドをワークへ接近させる第２ずらし動作との少なくとも一方を含むロボットシステム。
  4. 　請求項３に記載のロボットシステムにおいて、
    　前記制御装置は、前記第１把持動作において前記ロボットアーム及び前記ハンドにまず前記第１ずらし動作を実行させ、前記第１ずらし動作では前記指の進入スペースを形成できない場合に前記ロボットアーム及び前記ハンドに前記第２ずらし動作を実行させるロボットシステム。
  5. 　請求項４に記載のロボットシステムにおいて、
    　前記制御装置は、ワークに対する前記指の接触力が所定の力閾値以下の場合には、前記ロボットアーム及び前記ハンドに前記第１把持動作において前記第１ずらし動作を実行させる一方、ワークに対する前記指の接触力が前記力閾値より大きい場合には、前記ロボットアーム及び前記ハンドに前記第１把持動作において前記第２ずらし動作を実行させるロボットシステム。
  6. 　請求項３乃至５の何れか１つに記載のロボットシステムにおいて、
    　前記ロボットアーム及び前記ハンドは、前記第１ずらし動作では対象ワークの周囲のワークを前記指でずらす一方、前記第２ずらし動作では対象ワークを前記指でずらすロボットシステム。
  7. 　請求項２乃至５の何れか１つに記載のロボットシステムにおいて、
    　前記制御装置は、前記第１把持動作において、ワークへの前記指の押付力を制御する力制御を行いながら前記ロボットアーム及び前記ハンドに前記ずらし動作を実行させるロボットシステム。
  8. 　請求項１乃至５の何れか１つに記載のロボットシステムにおいて、
    　前記制御装置は、前記第１把持動作及び前記第２把持動作のうち前記第２把持動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに優先的に実行させるロボットシステム。
  9. 　請求項１乃至５の何れか１つに記載のロボットシステムにおいて、
    　前記制御装置は、対象ワーク及び対象ワークの周囲のワークを含む画像又は三次元情報から対象ワークの周囲のスペースを求めるロボットシステム。
  10. 　請求項１乃至５の何れか１つに記載のロボットシステムにおいて、
    　前記指は、弾性部材によって形成されているロボットシステム。
  11. 　ロボットアームと開閉動作を行う複数の指が設けられ、前記ロボットアームに連結されたハンドとを備えたロボットを制御するロボット制御方法であって、
    　複数のワークのうち対象ワーク及び対象ワークの周囲のワークの少なくとも一方を前記指でずらすことによって対象ワークの周囲に前記指の進入スペースを形成するずらし動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させることと、
    　前記ずらし動作の後に対象ワークを把持する把持動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させることとを含むロボット制御方法。
  12. 　ロボットアームと開閉動作を行う複数の指が設けられ、前記ロボットアームに連結されたハンドとを備えたロボットを制御する機能をコンピュータに実現させるためのロボット制御プログラムであって、
    　複数のワークのうち対象ワーク及び対象ワークの周囲のワークの少なくとも一方を前記指でずらすことによって対象ワークの周囲に前記指の進入スペースを形成するずらし動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させる機能と、
    　前記ずらし動作の後に対象ワークを把持する把持動作を前記ロボットアーム及び前記ハンドに実行させる機能とをコンピュータに実現させるためのロボット制御プログラム。

     
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