JP7145702B2 - ロボットシステム及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、倉庫等で使用されるロボットシステムに関する。

物品の箱詰めを自動化する技術として、例えば特開２００８－１３２０６号公報（特許文献１）に開示されたものがある。特許文献１には、「無端軌道の進行方向と交差して該無端軌道から延びて並立する一連の仕切板によって該仕切板間の前記無端軌道上に物品を収容できる収容部が複数連なって形成されていて、前記無端軌道が折り返す反転部において前記仕切板が前記無端軌道から斜め上向きに延びる収容位置において一連の前記収容部に前記物品を収容し、一連の前記収容部が整列する整列位置において一連の前記収容部から前記物品を押し出して物品群を形成し、該物品群を外装箱に押し込む、箱詰め装置であって、前記反転部における一連の前記仕切板の延伸端を結んで形成される円弧よりも外周側において前記収容位置における接線方向に延びる検出用光路が複数水平方向に並列するようにして配設されている複数の遮光形検出器と、前記遮光形検出器の検出信号に基づいて前記無端軌道を制御する制御装置と、を有する」と記載されている。

特開２００８－１３２０６号公報

同一形状（サイズを含む）の複数の物品を箱に格納する場合において、その形状が既知であれば、特許文献１に記載の装置を用いることで、物品同士の空間を隙間なく格納することができる。

しかし、多様な品目の商品を扱う倉庫において、配送先からのオーダに従って物品を箱に格納する場合には、配送先ごとに箱に格納する物品の品目や数が異なる場合や、一つの箱に複数の品目の物品が混在する場合がある。このような場合には、オーダに従って、それぞれに異なる形状の物品を一つずつ箱に格納する作業が必要となる。

つまり、複数の異なる形状の物品を格納する作業をロボットによって自動化する場合、ロボットが格納する物品ごとの位置と形状を認識し、それを把持し、箱に格納する工程が必要となる。このとき、ロボットによる物品の位置の認識には実空間の物品の位置との誤差があるため、箱内の収容効率を向上させるため箱に物品の隙間をより小さく格納することが求められるが、特許文献１の技術ではこの点について考慮されていない。

上記課題を解決するため、本発明は、底面と、前記底面に接続された壁面と、を有する搬送先に搬送対象物を搬送するマニピュレータを有するロボットシステムであって、前記マニピュレータが、第１の搬送対象物を、前記搬送先の底面上の、第２の搬送対象物の底面の全体を挿入可能な空間に隣接する位置に置く第１の工程と、前記マニピュレータが、前記第２の搬送対象物を、前記搬送先の底面上の、前記第１の搬送対象物と接触しない位置であって、前記第２の搬送対象物の底面の全体が前記第１の搬送対象物の底面より高く、前記第１の搬送対象物の上面より低い位置にあって、かつ、前記マニピュレータの把持部が前記第１の搬送対象物の上面より高い位置にある高さ条件を満たすように移動させる第２の工程と、前記マニピュレータが、前記第２の搬送対象物を、前記高さ条件を満たしつつ、前記第２の工程が終了した位置から前記第１の搬送対象物に向けて少なくとも水平方向の成分を含むように移動させ、当該第２の搬送対象物の前記把持部より下の部分が前記第１の搬送対象物に接触した後にさらに移動させることによって、前記第１の搬送対象物を移動させる第３の工程と、を実行することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、異なる形状の複数の物品を箱に格納する際に、物品間の隙間をより小さくすることで箱内の収容効率を向上させることができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。

本発明の実施例のロボットシステムが使用される倉庫の説明図である。 本発明の実施例のロボットの説明図である。 本発明の実施例のロボットによる物品の認識誤差の説明図である。 本発明の実施例のロボットが物品を把持したときの物品の認識誤差の説明図である。 本発明の実施例の指型ハンドによる物品の把持の説明図である。 本発明の実施例の指型ハンドによって仕分箱に最初に格納される物品の理想的な設置位置の説明図である。 本発明の実施例の指型ハンドによる物品のずらし移動時の指の先端の高さの説明図である。 本発明の実施例の指型ハンドを用いて物品を追加設置する場合の理想的な設置位置の説明図である。 本発明の実施例の指型ハンドを用いて物品を追加設置する場合の、最大誤差を含んだ実際の設置位置の説明図である。 本発明の実施例の吸着ハンドによる物品の把持の説明図である。 本発明の実施例の吸着ハンドによって仕分箱に最初に格納される物品の理想的な設置位置の説明図である。 本発明の実施例の吸着ハンドによる物品のずらし移動時の吸着パッドの先端の高さの説明図である。 本発明の実施例の吸着ハンドを用いて物品を追加設置する場合の理想的な設置位置の説明図である。 本発明の実施例の吸着ハンドを用いる場合の物品の理想位置と最大誤差を考慮した想定領域との関係の説明図である。 本発明の実施例の吸着ハンドを用いて物品を追加設置する場合の、ｙ方向の最大誤差を含んだ実際の設置位置の第１の説明図である。 本発明の実施例の吸着ハンドを用いて物品を追加設置する場合の、ｙ方向の最大誤差を含んだ実際の設置位置の第２の説明図である。 本発明の実施例の吸着ハンドを用いて物品を追加設置する場合の最大誤差を含んだ実際の設置位置の説明図である。 本発明の実施例の２連吸着ハンドによる物品の把持の説明図である。 本発明の実施例のロボットシステムのハードウェア構成の説明図である。 本発明の実施例の全体管理コンピュータが保持する倉庫状態管理情報の説明図である。 本発明の実施例の全体管理コンピュータ及びロボットが保持する倉庫定義情報の説明図である。 本発明の実施例の全体管理コンピュータが保持するオーダ情報の説明図である。 本発明の実施例の全体管理コンピュータが保持する作業計画情報の説明図である。 本発明の実施例の全体管理コンピュータが保持する個別作業情報の説明図である。 本発明の実施例の全体管理コンピュータが保持する間口情報の説明図である。 本発明の実施例の全体管理コンピュータが保持する仕分箱情報の説明図である。 本発明の実施例の全体管理コンピュータ及びロボットが保持する物品種別情報の説明図である。 本発明の実施例の全体管理コンピュータ及びロボットが保持するロボット把持誤差モデルの説明図である。 本発明の実施例のロボットが保持する箱内物品配置情報の説明図である。 本発明の実施例の全体管理コンピュータが各オーダに対して実行する処理を示すフローチャートである。 本発明の実施例の全体管理コンピュータが各オーダに対して作業計画を作成する処理を示すフローチャートである。 本発明の実施例のロボットが各オーダに対して実行する動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明の実施例のロボットシステムが使用される倉庫の説明図である。

具体的には、図１には、倉庫のうち、配送される物品を配送先ごとに仕分ける仕分けエリアの一例を示す。仕分けエリアには、自動ラック１０８が設置されている。自動ラックには、複数の格納箱１０３が格納され、各格納箱には一つ以上の物品が格納される。オーダされた物品が格納された格納箱１０３は、自動ラック１０８から取り出されて、格納箱搬送コンベア１０２に載せられ、ロボット１０１の作業エリアまで搬送される。

作業エリアにおいて、ロボット１０１は、オーダに応じた数の物品を格納箱１０３から順次取り出して仕分箱１０５に格納する。この作業はピッキング又は仕分けとも呼ばれる。その後、格納箱１０３は格納箱搬送コンベア１０２によってロボット１０１の作業エリア外に搬送され、自動ラック１０８に戻される。

一方、作業員１０６は、指示端末１０７から出力された指示に従って、仕分箱１０５を仕分箱搬送コンベア１０４に載せる。仕分箱搬送コンベア１０４は、仕分箱をロボット１０１の作業エリアまで搬送する。ロボット１０１が格納箱１０３から取り出した物品を仕分箱１０５に格納すると、その後、仕分箱搬送コンベア１０４は、仕分箱１０５をロボット１０１の作業エリア外に搬送する。

オーダに応じて仕分箱１０５に格納すべき物品が全て格納されると、仕分箱搬送コンベア１０４は、仕分箱１０５を後工程の作業場所（図示省略）に搬送する。最終的に、仕分箱１０５に格納された物品は、その仕分箱１０５に対応するオーダをした配送先へ配送される。

上位システム１１０は倉庫全体を管理する計算機システムであり、全体管理コンピュータ１０９は倉庫内での仕分け等の作業を管理する計算機システムである。例えば、上位システム１１０は、各配送先からの注文（オーダ）を受け付け、そのオーダに関する仕分作業を全体管理コンピュータ１０９に指示してもよい。

全体管理コンピュータ１０９は、そのオーダに対する仕分作業を行うために、自動ラック１０８、作業員１０６、ロボット１０１、格納箱搬送コンベア１０２及び仕分箱搬送コンベア１０４に対する指示を作成してそれらに送信してもよい。作業員１０６に対する指示は、指示端末１０７が受信して出力する。仕分け作業が完了すると、上位システム１１０はその報告を全体管理コンピュータ１０９から受信し、梱包などの次工程の実行を関係するシステムに指示してもよい。

図２は、本発明の実施例のロボット１０１の説明図である。

具体的には、図２（ａ）及び図２（ｂ）にはそれぞれ異なる方向から観察したロボット１０１全体の形状を示す。図２（ｃ）～図２（ｅ）には、それぞれ、異なる種類のハンド２０３の形状を示す。

ロボット１０１は、アーム２０１、物品認識センサ２０２、ハンド２０３、格納箱認識センサ２０４及び仕分箱認識センサ２０５を有する。ハンド２０３は、アーム２０１の先端に取り付けられ、物品を把持する。物品認識センサ２０２は、ハンド２０３がこれから把持しようとする物品を認識する。物品認識センサ２０２は、例えば、アーム２０１の先端に取り付けられ、ハンド２０３が把持する物品の方向を撮影するカメラ又は距離画像カメラであってもよい。

アーム２０１は、複数の関節を有し、それらを駆動することによって、ハンド２０３をアーム２０１の可動範囲内の任意の位置に移動させることができる。

格納箱認識センサ２０４は、ロボット１０１の作業エリアに搬送された格納箱１０３を認識する。格納箱認識センサ２０４は、例えば、作業エリアのうち格納箱１０３が搬送される領域に面するロボット１０１の側面に設置されたカメラ、距離画像カメラ又はバーコードリーダ等であってもよい。格納箱認識センサ２０４がバーコードリーダである場合には、各格納箱１０３には、それが作業エリアに搬送されたときに格納箱認識センサ２０４が読み取り可能な位置に、所定の情報を含むバーコードを有している必要がある。

仕分箱認識センサ２０５は、ロボット１０１の作業エリアに搬送された仕分箱１０５を認識する。仕分箱認識センサ２０５は、例えば、作業エリアのうち仕分箱１０５が搬送される領域に面するロボット１０１の側面に設置されたカメラ、距離画像カメラ又はバーコードリーダ等であってもよい。仕分箱認識センサ２０５がバーコードリーダである場合には、各仕分箱１０５には、それが作業エリアに搬送されたときに仕分箱認識センサ２０５が読み取り可能な位置に、所定の情報を含むバーコードを有している必要がある。

ハンド２０３は、物品を把持するための機構を有している。例えば、ハンド２０３は、図２（ｃ）に示すように、物品を挟むことで把持する複数の指２０９（例えば指２０９ａ及び２０９ｂ）を有する指型ハンド２０３ａであってもよい。あるいは、ハンド２０３は、図２（ｄ）に示すように、負圧を生じる吸着パッド２１０ａを有し、負圧を利用した吸着によって物品を把持する吸着ハンド２０３ｂであってもよい。あるいは、ハンド２０３は、図２（ｅ）に示すように、二つの吸着パッド２１０ｂ及び２１０ｃを有し、二つの物品を同時に把持することができる２連吸着ハンド２０３ｃであってもよい。

なお、本実施例において、指型ハンド２０３ａ又は吸着ハンド２０３ｂ等、いずれの形式のハンドにも共通する説明をする場合には、それらを総称してハンド２０３と記載する場合がある。また、指型ハンド２０３ａの複数の指２０９ａ及び２０９ｂ等のいずれにも共通する説明をする場合には、それらを総称して指２０９と記載する場合がある。物品２５１等、他の参照符号についても同様である。

図３は、本発明の実施例のロボット１０１による物品の認識誤差の説明図である。

図３（ａ）に示すように、格納箱認識センサ２０４が作業エリアに搬送された格納箱１０３を認識した場合に、物品認識センサ２０２は、格納箱１０３の方向を撮影する。図３（ｂ）は、格納箱１０３の一つである格納箱１０３ａに格納されている４個の物品２５１（すなわち物品２５１ａ～２５１ｄ）の配置の例を示す平面図である。図３（ｃ）は、太い実線の矩形で示す物品２５１の真の位置と、太い点線の矩形で示す認識結果２５２との差の例を示す。

物品２５１の長辺方向をｘ方向、それに直交する方向をｙ方向とした場合に、認識誤差は、物品２５１の中心位置の座標値と認識結果２５２の中心位置の座標値との差であるΔｘ及びΔｙと、物品２５１の中心線の方向と認識結果２５２の中心線の方向との差であるΔθと、を含む。前者を位置の誤差、後者を姿勢の誤差とも記載する。

図４は、本発明の実施例のロボット１０１が物品を把持したときの物品の認識誤差の説明図である。

図４（ａ）は、指型ハンド２０３ａを用いて物品２５１を把持する場合の、指２０９と、物品２５１の実際の位置と、物品２５１の認識結果２５２と、の関係の一例を示す平面図である。図４（ａ）における物品２５１と認識結果２５２との間には、図３（ｃ）と同様の位置の誤差Δｘ、Δｙ及び姿勢の誤差Δθがある。ロボット１０１は、認識結果２５２に基づいて指型ハンド２０３ａによる把持位置を決定する。

例えば物品２５１及び認識結果２５２が図４（ａ）に示すように長方形である場合に、ロボット１０１は、認識結果２５２の両側の長辺の中心を、長辺に直交する方向から、指２０９ａ及び２０９ｂによって挟む。その結果、物品２５１の姿勢が変更されて、物品２５１の中心線の方向が認識結果２５２の中心線の方向と一致することとなる。すなわち、これによって姿勢の誤差は解消する。

さらに、この把持によって、物品２５１の位置は、指２０９ａ及び２０９ｂが物品２５１を挟むときに移動する方向（図４（ａ）の例では認識結果２５２の長辺に直交する方向、以下これを指２０９の開閉方向とも記載する）に変更され、それに直交する方向の誤差が残る。その誤差の量Δｄは、式（１）によって計算される。

Δｄ＝Δｘ・ｃｏｓΔθ＋Δｙ・ｓｉｎΔθ （１）

ここで、
Δｄ：指２０９の開閉方向に直交する方向に残る誤差の量
である。

一方、図４（ｂ）は、吸着ハンド２０３ｂを用いて物品２５１を把持する場合の、吸着パッド２１０ａと、物品２５１と、物品２５１の認識結果２５２と、の関係の一例を示す平面図である。ロボット１０１は、認識結果２５２の中心位置を吸着ハンド２０３ｂによる把持位置として決定する。この把持位置は、実際の物品２５１の中心からはΔｘ及びΔｙだけずれた位置である。指型ハンド２０３ａの場合と異なり、吸着ハンド２０３ｂがその位置を把持しても物品２５１の姿勢は変更されないため、位置の誤差Δｘ、Δｙ及び姿勢の誤差Δθはそのまま残る。

次に、指型ハンド２０３ａを有するロボット１０１による物品の格納について、図５から図９を参照して説明する。

図５は、本発明の実施例の指型ハンド２０３ａによる物品の把持の説明図である。

図５（ａ）は、指２０９ａ及び２０９ｂで挟むことによって物品２５１ｉを把持している指型ハンド２０３ａの斜視図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の指型ハンド２０３ａ及び物品２５１ｉを、ｙ方向（すなわち水平面内の、物品２５１ｉの短辺に平行な方向）から見た側面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）の指型ハンド２０３ａ及び物品２５１ｉを、ｘ方向（すなわち水平面内の、物品２５１ｉの長辺に平行な方向）から見た側面図である。図５（ｄ）は、図５（ａ）の指型ハンド２０３ａ及び物品２５１ｉを、ｚ方向（すなわち上方向）から見た平面図である。

指型ハンド２０３ａのうち、指２０９の開閉方向の端から、物品２５１ｉを把持しているときの指２０９の内側の端までの距離Ｗは、指２０９を挿入するために、仕分箱１０５の内側の壁面と物品２５１ｉの側面との間に確保する必要がある空間のサイズを示している。これは、予め保持されている指型ハンド２０３ａのサイズの情報と、物品２５１ｉのサイズの情報とに基づいて算出される（図２８参照）。

物品２５１ｉの把持位置の最大誤差ΔＤは、式（２）によって計算される。

ΔＤ＝ΔＰ×（ｃｏｓΔΩ＋ｓｉｎΔΩ） （２）

ここで、
ΔＤ：物品２５１ｉの把持位置の最大誤差
ΔＰ：物品位置認識最大誤差
ΔΩ：物品姿勢認識最大誤差
である。

また、物品２５１ｉを把持しているときの指２０９の先端の理想的な高さＬは、式（３）によって計算される。なお、ここでの指２０９の先端の高さとは、物品２５１ｉの底面から指２０９の先端までの距離を意味する。また、「理想的な」とは、「目標とする」という意味である。

Ｌ＝Ｈ－（Ｌｍｉｎ＋ΔＱ） （３）

ここで、
Ｌ：物品２５１ｉを把持しているときの指２０９の先端の理想的な高さ
Ｈ：物品２５１ｉの高さ
ΔＱ：物品高さ認識最大誤差
Ｌｍｉｎ：最小把持量（すなわち、物品２５１ｉを安定して把持するために確保する必要がある物品２５１ｉの上面から指２０９の先端までの距離の最小値）
である。

図６は、本発明の実施例の指型ハンド２０３ａによって仕分箱１０５に最初に格納される物品の理想的な設置位置の説明図である。

具体的には、図６は、まだ他の物品が格納されていない仕分箱１０５に最初に、指型ハンド２０３ａを用いて物品２５１ｉを格納するときの、仕分箱１０５内の物品２５１ｉの理想的な設置位置を示す平面図である。その理想的な設置位置は、物品２５１ｉの短辺とそれに平行な仕分箱１０５の壁面との距離がΔＡ＋ｅ＋ΔＤ、物品２５１ｉの長辺とそれに平行な仕分箱１０５の壁面との距離がΔＢ＋Ｗ＋ｅとなる位置である。

ここで、
ΔＡ：仕分箱１０５の認識誤差に起因する物品２５１ｉの設置位置のｘ方向の最大誤差
ΔＢ：仕分箱１０５の認識誤差に起因する物品２５１ｉの設置位置のｙ方向の最大誤差
ｅ：マージン（０以上の所定の値）
である。

ΔＡ及びΔＢは、それぞれ式（４）及び式（５）で計算される。

ΔＡ＝ΔＸ＋ａ／２×（１－ｃｏｓΔΓ）＋ｂ／２×ｓｉｎΔΓ （４）
ΔＢ＝ΔＹ＋ｂ／２×（１－ｃｏｓΔΓ）＋ａ／２×ｓｉｎΔΓ （５）

ここで、
ａ：仕分箱１０５の長さ（すなわち指２０９の物品２５１ｉに接する面と平行の方向の仕分箱１０５の長さ）
ｂ：仕分箱１０５の幅（すなわち指２０９の開閉方向の仕分箱１０５の長さ）
ΔＸ：仕分箱１０５の位置のｘ方向の認識最大誤差
ΔＹ：仕分箱１０５の位置のｙ方向の認識最大誤差
ΔΓ：仕分箱１０５の姿勢の認識最大誤差
である。

なお、ΔＡ及びΔＢは、仕分箱認識センサ２０５を用いて仕分箱１０５の位置を認識する場合に算出される。一方、例えば仕分箱搬送コンベア１０４に仕分箱１０５を必ず決まった位置に静止させるための機構を設けるなど、仕分箱１０５の位置の誤差が無視できる程度に小さい場合には、ΔＡ＝０、ΔＢ＝０とすることができる。

また、指型ハンド２０３ａが物品２５１ｉを把持して仕分箱１０５の上端の開口部から仕分箱１０５に挿入して、底面の方向に移動させるときには、ｙ方向に平行な壁面と物品２５１ｉとの間にΔＡ＋ｅ＋ΔＤの距離を確保する必要があるが、その後、物品２５１ｉを－ｘの方向にマージンｅの分だけ移動させて（すなわち物品２５１ｉをマージンｅの分だけ壁面方向に近づけて）、底面に設置してもよい。その場合、ｙ方向に平行な壁面と物品２５１ｉとの間の距離はΔＡ＋ΔＤとなる。

図７は、本発明の実施例の指型ハンド２０３ａによる物品のずらし移動時の指２０９の先端の高さの説明図である。

具体的には、図７は、既に物品２５１ｐが格納されている仕分箱１０５に指型ハンド２０３ａを用いて物品２５１ｉを格納するときに、物品２５１ｉを仕分箱１０５の開口部から底面近くまで移動させた後で、物品２５１ｉを物品２５１ｐの方向に水平に移動させるときの、仕分箱１０５の底面から指２０９の先端までの高さを説明するものである。

なお、本実施例では、物品２５１を仕分箱１０５の開口部から底面の近くまで移動させる、少なくとも上下方向の成分を含む移動を「挿入」とも記載し、底面近くに達した物品２５１を仕分箱１０５の壁面又は既に底面に設置されている他の物品２５１の方向に近づける、少なくとも水平方向の成分を含む移動を「ずらし移動」とも記載する。後述するように、物品２５１の挿入時の移動方向とずらし移動時の移動方向は異なる。なお、図７では説明の都合上、仕分箱１０５の図示を省略している。

物品２５１ｉのずらし移動時の指２０９の先端の最小高さ（すなわち仕分箱１０５の底面からの最小距離）λｍｉｎは、式（６）によって計算される。

λｍｉｎ＝Ｌ＋ΔＱ＋ｅ （６）

ここで、
λｍｉｎ：物品２５１ｉのずらし移動時の指２０９の先端の最小高さ
である。

物品２５１ｉのずらし移動の際、物品２５１ｐの上面付近を押してしまうと、物品２５１ｐは床面を滑らずに転倒してしまう場合がある。そのため、物品２５１ｉはなるべく低い位置でずらし移動をさせることが望ましい。ただし、低くし過ぎるとハンド２０３ａの指２０９が物品２５１ｐに当たってしまう場合がある。以上を踏まえ、物品２５１ｉのずらし移動時の指２０９の先端の理想高さ（すなわち仕分箱１０５の底面からの理想距離）λは、式（７）が成立する場合には式（８）によって、式（９）が成立する場合には式（１０）によって、それぞれ計算される。

λｍｉｎ≧Ｈｐ＋ｅ （７）
λ＝λｍｉｎ （８）
λｍｉｎ＜Ｈｐ＋ｅ （９）
λ＝Ｈｐ＋ｅ （１０）

ここで、
λ：物品２５１ｉのずらし移動時の指２０９の先端の理想高さ
Ｈｐ：設置済みの隣接する物品２５１ｐの高さ
である。

これによって、物品２５１の高さの認識誤差があった場合でも、物品２５１ｉの底面の高さが物品２５１ｐの底面の高さより高く、かつ、物品２５１ｉの底面の高さが物品２５１ｐの上面の高さより低くなるように、指型ハンド２０３ａの高さを制御することができる。また、上記の制御によって、指型ハンド２０３ａの指２０９が物品２５１ｐに衝突しない条件を満たしながら、低い位置で物品２５１ｉのずらし移動を実現できる。

図８は、本発明の実施例の指型ハンド２０３ａを用いて物品を追加設置する場合の理想的な設置位置の説明図である。

この例では、物品２５１ｉ、２５１ｊ及び２５１ｋが既に格納されているところに、新たに物品２５１ｍが格納される。物品２５１ｉ及び２５１ｊはｙ方向に並べて設置され、物品２５１ｉ及び２５１ｋはｘ方向に並べて設置されている。いずれの物品も長辺がｘ方向と平行になるように設置されている。物品２５１ｍを設置したい位置は、物品２５１ｍの短辺側の側面が物品２５１ｊに接し、長辺側の側面が物品２５１ｋに接する位置である。

ロボット１０１は、指型ハンド２０３ａを用いて、物品２５１ｍを、指２０９の面に平行の方向（図８の例ではｘ方向）に隣接する物品２５１ｊの側面から２×ΔＤ＋ｅ、指２０９の開閉方向（図８の例ではｙ方向）に隣接する物品２５１ｋの側面からｅだけ離した位置に挿入する。このときの各物品２５１の配置の平面図を図８（ａ）に、ｘ方向から見た側面図を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）に示すように、このとき、物品２５１ｍはまだ指型ハンド２０３ａによって把持されており、仕分箱１０５の底面に接していない。

その後、ロボット１０１は、物品２５１ｍを、ｘ方向に－（２×ΔＤ＋ｅ）、ｙ方向に－ｅだけ移動させる。これによって、物品２５１ｍの短辺側の側面が物品２５１ｊに接し、長辺側の側面が物品２５１ｋに接する。このときの各物品２５１の配置の平面図を図８（ｃ）に、ｘ方向から見た側面図を図８（ｄ）に示す。

その後、指２０９が物品２５１ｍを解放すると、物品２５１ｍが仕分箱１０５の底面に接する。このときの各物品２５１の配置の平面図を図８（ｅ）に、ｘ方向から見た側面図を図８（ｆ）に示す。

なお、ロボット１０１は、物品２５１ｍを図８（ｃ）及び図８（ｄ）に示す位置まで移動させた後、さらに、ｙ方向に－（Ｗ＋ｅ）だけ移動させてもよい。これによって物品２５１ｋが物品２５１ｍに押されて移動し、物品２５１ｋとその長辺側の側面に対向する壁面との距離がΔＢのみとなる。物品２５１ｉが設置された後に物品２５１ｊを設置するときにも同様の移動をしてもよい。これによって壁面と物品２５１との距離が小さくなり、さらに仕分箱１０５の容積の利用効率が向上する。

図９は、本発明の実施例の指型ハンド２０３ａを用いて物品を追加設置する場合の、最大誤差を含んだ実際の設置位置の説明図である。

この例では、仕分箱１０５の認識に誤差が生じており、実線で示す実際の仕分箱１０５の壁面の位置は、破線で示す認識結果に対して、ｘ方向に＋ΔＡ、ｙ方向に＋ΔＢだけずれているものとする（図９（ａ）の平面図参照）。ここで、ΔＡ及びΔＢは式（４）、（５）に示したように認識最大誤差である。

さらに、図９（ａ）に示すように、物品２５１ｉ及び２５１ｋは理想的な位置に置かれているが、物品２５１ｊが理想的な位置からｘ方向に＋ΔＤだけずれた位置に置かれている。

一方、これから設置しようとする物品２５１ｍの指２０９による把持位置は、理想的な位置からｘ方向に＋ΔＤだけずれている。このため、物品２５１ｍが仕分箱１０５に挿入された時点の（すなわちずらし移動をする前の時点の）位置は、理想的な位置からｘ方向に－ΔＤだけずれている。この状態を図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す。なお、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示した壁面と物品２５１ｊと物品２５１ｍとの位置関係を示す側面図である。

しかし、図８を参照して説明したように、物品２５１ｍは、最終的に設置したい位置からｘ方向に＋（２×ΔＤ＋ｅ）だけずれた位置に挿入されるため、上記のような誤差が存在する場合にも、物品２５１ｊと２５１ｍとの間にはマージンｅ分の空きが確保される。これによって、想定しうる最大の誤差が発生している場合であっても、物品２５１ｍを物品２５１ｊに接触して損傷することなく仕分箱１０５に挿入することができる。

さらに、ロボット１０１が指型ハンド２０３ａを用いて物品２５１ｍを把持したままｘ方向に－（２×ΔＤ＋ｅ）移動させる。すると、そのうちのマージンである－ｅの分だけ移動したところで、物品２５１ｍが物品２５１ｊに接触する。さらにロボット１０１が物品２５１ｊごと物品２５１ｍを移動させると、－（２×ΔＤ＋ｅ）の移動が終了したところで、物品２５１ｊ及び２５１ｍはいずれも理想的な位置からｘ方向に－ΔＤだけずれた位置に設置される。

本来、物品２５１ｊの理想的な位置と仕分箱１０５の認識結果に基づく壁面（図９の破線）との距離は、ΔＡ＋ｅ＋ΔＤである。このため、ΔＡの認識誤差が実際に生じたとしても、実際の壁面（図９の実線）と物品２５１ｊとの間にはマージンｅ分の空間が確保される（図９（ｃ）及び図９（ｄ）参照）。ここで、図６を参照して説明したように、さらにｘ方向に－ｅだけ移動させた場合には、物品２５１ｊがちょうど壁面に接触する。

次に、吸着ハンド２０３ｂを有するロボット１０１による物品の格納について、図１０から図１７を参照して説明する。

図１０は、本発明の実施例の吸着ハンド２０３ｂによる物品の把持の説明図である。

図１０（ａ）は、吸着パッド２１０ａが吸着することによって物品２５１ｉを把持している吸着ハンド２０３ｂの斜視図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の吸着ハンド２０３ｂ及び物品２５１ｉを、ｙ方向（すなわち水平面内の、物品２５１ｉの短辺に平行な方向）から見た側面図である。図１０（ｃ）は、図１０（ａ）の吸着ハンド２０３ｂ及び物品２５１ｉを、ｘ方向（すなわち水平面内の、物品２５１ｉの長辺に平行な方向）から見た側面図である。図１０（ｄ）は、図１０（ａ）の吸着ハンド２０３ｂ及び物品２５１ｉを、ｚ方向（すなわち上方向）から見た平面図である。

ロボット１０１は、吸着ハンド２０３ｂを用いて物品２５１ｉを把持する場合、アーム２０１を駆動して物品２５１ｉの上方から吸着パッド２１０ａを下方向に移動させながら真空圧を計測する。そして、計測した真空圧に基づいて物品２５１ｉを吸着したことを検知すると、すぐにアーム２０１を停止させる。これによって、物品２５１ｉの高さの認識に誤差があっても、正しく吸着することができる。一方、物品位置認識最大誤差ΔＰ及び物品姿勢認識最大誤差ΔΩは、指型ハンド２０３ａの場合と同様である。

図１１は、本発明の実施例の吸着ハンド２０３ｂによって仕分箱１０５に最初に格納される物品の理想的な設置位置の説明図である。

具体的には、図１１は、まだ他の物品が格納されていない仕分箱１０５に、吸着ハンド２０３ｂを用いて最初に物品２５１ｉを格納するときの、仕分箱１０５内の物品２５１ｉの理想的な設置位置を示す平面図である。その理想的な設置位置は、物品２５１ｉの短辺とそれに平行な仕分箱１０５の壁面との距離がΔＡ＋ｅ＋ΔＰ＋ΔＵ、物品２５１ｉの長辺とそれに平行な仕分箱１０５の壁面との距離がΔＢ＋ｅ＋ΔＰ＋ΔＶとなる位置である。

ここで、
ΔＡ：仕分箱１０５の認識誤差に起因する物品２５１ｉの設置位置のｘ方向の最大誤差
ΔＢ：仕分箱１０５の認識誤差に起因する物品２５１ｉの設置位置のｙ方向の最大誤差
ΔＵ：物品姿勢認識誤差による物品設置位置のｘ方向の最大誤差
ΔＶ：物品姿勢認識誤差による物品設置位置のｙ方向の最大誤差
ｅ：マージン
である。

ΔＡ及びΔＢは、それぞれ式（４）及び式（５）で計算される。ただし、仕分箱１０５の長さａは、仕分箱１０５のｘ方向の長さであり、仕分箱１０５の幅ｂは、仕分箱１０５のｙ方向の長さである。

一方、ΔＵ及びΔＶは、それぞれ式（１１）及び（１２）によって計算される。

ΔＵ＝ｕ／２×（ｃｏｓΔΩ－１）＋ｖ／２×ｓｉｎΔΩ （１１）
ΔＶ＝ｖ／２×（ｃｏｓΔΩ－１）＋ｕ／２×ｓｉｎΔΩ （１２）

ここで、
ｕ：物品２５１ｉの長さ（ｘ方向、長辺）
ｖ：物品２５１ｉの幅（ｙ方向、短辺）
である。

なお、ΔＡ及びΔＢは、仕分箱認識センサ２０５を用いて仕分箱１０５の位置を認識する場合に算出される。図６の場合と同様に、仕分箱１０５の位置の誤差が無視できる程度に小さい場合には、ΔＡ＝０、ΔＢ＝０とすることができる。

また、吸着ハンド２０３ｂが物品２５１ｉを把持して仕分箱１０５の上端の開口部から仕分箱１０５に挿入して、仕分箱１０５の底面の近くまで移動させるときには、ｘ方向及びｙ方向のそれぞれにマージンｅが必要である。しかし、吸着ハンド２０３ｂは、その後、－ｘ方向及び－ｙ方向にマージンｅの分だけ物品２５１ｉを移動させて壁面との間の距離を縮めてから底面に設置してもよい。

その場合、ｙ方向に平行な壁面と物品２５１ｉとの間にΔＡ＋ｅ＋ΔＰ＋ΔＵの距離を確保する必要があるが、その後、物品２５１ｉを－ｘの方向にマージンｅの分だけ移動させて（すなわち物品２５１ｉをマージンｅの分だけ壁面方向に近づけて）、底面に設置してもよい。その場合、物品２５１ｉの短辺とそれに平行な仕分箱１０５の壁面との距離がΔＡ＋ΔＰ＋ΔＵとなる。同様に、ｘ方向に平行な壁面と物品２５１ｉとの間にはΔＢ＋ｅ＋ΔＰ＋ΔＶの距離を確保する必要があり、その後、物品２５１ｉを－ｙの方向にマージンｅの分だけ移動させると、物品２５１ｉの長辺とそれに平行な仕分箱１０５の壁面との距離はΔＢ＋ΔＰ＋ΔＶとなる。

図１２は、本発明の実施例の吸着ハンド２０３ｂによる物品のずらし移動時の吸着パッド２１０ａの先端の高さの説明図である。

具体的には、図１２は、既に物品２５１ｐが格納されている仕分箱１０５に吸着ハンド２０３ｂを用いて物品２５１ｉを格納するときに、物品２５１ｉを仕分箱１０５の開口部から底面近くまで移動させた後で、物品２５１ｉを物品２５１ｐの方向に水平に移動させるときの、仕分箱１０５の底面から吸着パッド２１０ａの先端までの高さを説明するものである。この水平方向の移動をずらし移動とも記載する。なお、図１２では説明の都合上、仕分箱１０５の図示を省略している。

物品２５１ｉのずらし移動の際、物品２５１ｐの上面付近を押してしまうと、物品２５１ｐは床面を滑らずに転倒してしまう場合がある。そのため、物品２５１ｉはなるべく低い位置でずらし移動をさせることが望ましい。このことから、物品２５１ｉのずらし移動時の吸着パッド２１０ａの先端の高さ（すなわち仕分箱１０５の底面からの距離）λは、式（１３）によって計算される。

λ＝Ｈ＋ｅ （１３）

ここで、
λ：物品２５１ｉのずらし移動時の吸着パッド２１０ａの先端の高さ
Ｈ：物品２５１ｉの高さ
である。

これによって、物品２５１ｉの底面の高さが物品２５１ｐの底面の高さより高く、かつ、物品２５１ｉの底面の高さが物品２５１ｐの上面の高さより低くなるように、吸着ハンド２０３ｂの高さを制御することができる。さらには、なるべく低い位置で物品２５１ｉのずらし移動を実現できる。

図１３は、本発明の実施例の吸着ハンド２０３ｂを用いて物品を追加設置する場合の理想的な設置位置の説明図である。

この例では、図８の例と同様に、物品２５１ｉ、２５１ｊ及び２５１ｋが既に格納されているところに、新たに物品２５１ｍが格納される。

ロボット１０１は、吸着ハンド２０３ｂを用いて、物品２５１ｍを、ｘ方向に隣接する物品２５１ｊの側面から２（ΔＰ＋ΔＵ）＋ｅ、ｙ方向に隣接する物品２５１ｋの側面から２（ΔＰ＋ΔＶ）＋ｅだけ離した位置に挿入する。このときの各物品２５１の配置の平面図を図１３（ａ）に、ｘ方向から見た側面図を図１３（ｂ）に示す。図１３（ｂ）に示すように、このとき、物品２５１ｍはまだ吸着ハンド２０３ｂによって把持されており、仕分箱１０５の底面に接していない。

その後、ロボット１０１は、物品２５１ｍを、－ｘ方向に２（ΔＰ＋ΔＵ）＋ｅ、－ｙ方向に２（ΔＰ＋ΔＶ）＋ｅだけ移動させる。これによって、物品２５１ｍの短辺側の側面が物品２５１ｊに接し、長辺側の側面が物品２５１ｋに接する。このときの各物品２５１の配置の平面図を図１３（ｃ）に、ｘ方向から見た側面図を図１３（ｄ）に示す。

その後、吸着パッド２１０ａが物品２５１ｍを解放すると、物品２５１ｍが仕分箱１０５の底面に接する。このときの各物品２５１の配置の平面図を図１３（ｅ）に、ｘ方向から見た側面図を図１３（ｆ）に示す。

図１４は、本発明の実施例の吸着ハンド２０３ｂを用いる場合の物品の理想位置と最大誤差を考慮した想定領域との関係の説明図である。

具体的には、図１４は、物品２５１の設置位置及び物品２５１が設置される可能性がある領域を示す平面図である。太い実線の枠１４０１は、物品２５１の理想的な位置を示す。この枠の範囲を理想的な位置の領域とも記載する。細い実線の枠１４０２は、位置誤差がゼロであり、姿勢誤差が最大の場合の物品２５１の位置の一例を示す。

細い点線の枠１４０３は、姿勢の最大誤差を考慮し、位置誤差を考慮しない（すなわち位置誤差がゼロであるとした）場合の、実際の物品２５１が設置される想定領域である。姿勢誤差がゼロから最大値までのいずれかの値であり、位置誤差がゼロである場合に、物品２５１は、細い点線の枠１４０３内のいずれかの位置に存在する可能性があるが、その外側には存在しない。

太い点線の枠１４０４は、姿勢の最大誤差を考慮し、かつ、位置の最大誤差を考慮した場合の、実際の物品２５１が設置される想定領域である。姿勢誤差及び位置誤差がそれぞれゼロから最大値までのいずれかの値である場合に、物品２５１は、太い点線の枠１４０４内のいずれかの位置に存在する可能性があるが、その外側には存在しない。

図１５は、本発明の実施例の吸着ハンド２０３ｂを用いて物品を追加設置する場合の、ｙ方向の最大誤差を含んだ実際の設置位置の第１の説明図である。

この例では、図９の例と同様に、仕分箱１０５の認識に誤差が生じており、太い実線で示す実際の仕分箱１０５の壁面の位置は、太い破線で示す認識結果に対して、ｘ方向に＋ΔＡ、ｙ方向に＋ΔＢだけずれているものとする。

図１５（ａ）に示すように、仕分箱１０５には既に物品２５１ｉが設置されている。この物品２５１ｉについては、姿勢誤差が最大、かつ、＋ｙ方向の位置誤差が最大となっている。このため、物品２５１ｉは、その＋ｙ方向の端が理想的な位置から＋ｙ方向にΔＰ＋ΔＶだけずれて設置されている。

一方、物品２５１ｊは、姿勢誤差が最大、かつ、－ｙ方向の位置誤差が最大となっている。すなわち、吸着パッド２１０ａによる吸着位置（図１５の二重丸の位置）が理想的な位置からｙ方向に＋ΔＰだけずれている。このため、物品２５１ｊの仕分箱１０５への挿入位置は、その－ｙ方向の端が理想的な位置から－ｙ方向にΔＰ＋ΔＶだけずれた位置となる。すなわち、実際の物品２５１ｉの位置との距離が最も小さくなる位置に物品２５１ｊが挿入される。

しかし、このとき物品２５１ｊは、その理想的な位置の領域と物品２５１ｉの理想的な位置の領域との間に２（ΔＰ＋ΔＶ）＋ｅだけの空間が確保されるように挿入される。すなわち、物品２５１ｉと物品２５１ｊの姿勢の最大誤差及び位置の最大誤差を考慮した想定領域は、ｙ方向にマージンｅの分だけ離れている。このため、上記のような誤差があっても、物品２５１ｊの物品２５１ｉへの接触が回避される。

物品２５１ｉは、仕分箱１０５の壁面と物品２５１ｊとに挟まれることによってその姿勢が修正されることを仮定し、仮想的に姿勢誤差をゼロと考えることができる（図１５（ｂ））。すると、仮想的に姿勢誤差がゼロとなった物品２５１ｉのｙ方向の両方の側面には、ΔＶの余裕が生まれる。

その後、ロボット１０１は、吸着ハンド２０３ｂを動かして、物品２５１ｊを－ｙ方向に２（ΔＰ＋ΔＶ）＋ｅだけ移動させる。その結果、物品２５１ｉは物品２５１ｊによって押されて－ｙ方向に移動する。最終的に、物品２５１ｉとｘ方向に平行な壁面との間にマージンｅ分の空間が残る（図１５（ｃ））。その結果、物品２５１ｉが押しつぶされることはない。

一方、図１５（ｃ）に示すように、物品２５１ｊの位置誤差は理想位置に対して－ｙ方向にΔＰである。さらに姿勢誤差もあるため、実際の物品２５１ｊは、理想位置の物品２５１ｊが占有する領域よりｙ方向に２×ΔＶ分だけ多くの領域を占有している。

図１６は、本発明の実施例の吸着ハンド２０３ｂを用いて物品を追加設置する場合の、ｙ方向の最大誤差を含んだ実際の設置位置の第２の説明図である。

具体的には、図１６は、図１５の続きの状態を示している。すなわち、図１６（ａ）は、図１５（ｃ）に示したように物品２５１ｉ及び２５１ｊが設置された後に、物品２５１ｊの＋ｙ側に隣接する位置に、物品２５１ｎが新たに挿入された状態を示す。

この例において、物品２５１ｎは、物品２５１ｊとは反対方向に最大の姿勢誤差を持ち、さらに、吸着パッド２１０ａによる吸着位置が理想的な位置からｙ方向に＋ΔＰだけずれている。その結果、物品２５１ｎの実際の位置は、想定される誤差の範囲内で物品２５１ｊと最も近い位置となっている。

しかし、このとき物品２５１ｎは、その理想的な位置の領域と物品２５１ｊの理想的な位置の領域との間に２（ΔＰ＋ΔＶ）＋ｅだけの空間が確保されるように挿入される。すなわち、物品２５１ｊと物品２５１ｎの姿勢の最大誤差及び位置の最大誤差を考慮した想定領域は、ｙ方向にｅ＋ΔＰだけ離れている。このため、上記のような誤差があっても、物品２５１ｎの物品２５１ｊへの接触が回避される。

物品２５１ｊは、物品２５１ｉと物品２５１ｎとに挟まれることによってその姿勢が修正されることを仮定し、仮想的に姿勢誤差をゼロと考えることができる。その位置は、理想位置に対して、ｙ方向に－ΔＰの位置となる（図１６（ｂ））。

その後、ロボット１０１は、吸着ハンド２０３ｂを動かして、物品２５１ｎを－ｙ方向に２（ΔＰ＋ΔＶ）＋ｅだけ移動させる。その結果、物品２５１ｊは物品２５１ｎによって押されてその姿勢の誤差が修正される。最終的に、物品２５１ｊと物品２５１ｉとがちょうど接触することとなり、物品２５１ｊ及び物品２５１ｉのいずれも押しつぶされることはない（図１６（ｃ））。

一方、図１６（ｃ）に示すように、物品２５１ｎの位置誤差は理想位置に対して－ｙ方向にΔＰである。さらに姿勢誤差もあるため、実際の物品２５１ｎは、理想位置の物品２５１ｎが占有する領域よりｙ方向に２×ΔＶ分だけ多くの領域を占有している。

上記の図１５、図１６では、新たに挿入した物品２５１をｙ方向に移動させることによって、ｙ方向の空間の余剰を削減したり、ｙ方向に隣接する物品の姿勢を修正したりする動作を説明した。それと同様の動作をｘ方向についても行うことで、新たに挿入した物品２５１とそのｘ方向に隣接する物品２５１との間の空間の余剰を削減したり、隣接する物品２５１の姿勢を修正したりすることもできる。また、ｘ方向の動作とｙ方向の動作とを同時に行うこともできる。これについて、図１７を参照して説明する。

図１７は、本発明の実施例の吸着ハンド２０３ｂを用いて物品を追加設置する場合の最大誤差を含んだ実際の設置位置の説明図である。

この例では、図９、図１５、図１６の例と同様に、仕分箱１０５の認識に誤差が生じており、太い実線で示す実際の仕分箱１０５の壁面の位置は、太い破線で示す認識結果に対して、ｘ方向に＋ΔＡ、ｙ方向に＋ΔＢだけずれているものとする。

また、この例において、物品２５１ｉの＋ｙ方向に隣接して設置されている物品２５１ｊ、及び、物品２５１ｉの＋ｘ方向に隣接して設置されている物品２５１ｋは、いずれも、姿勢誤差及び位置誤差が最大となっている。その結果、両者はいずれも、＋ｘ方向の端が理想的な位置から＋ｘ方向にΔＰ＋ΔＵ、＋ｙ方向の端が理想的な位置から＋ｙ方向にΔＰ＋ΔＶだけずれて設置されている。

一方、物品２５１ｊのｘ方向に隣接し、かつ、物品２５１ｋのｙ方向に隣接する位置を目標として新たに挿入される物品２５１ｍは、物品２５１ｊ及び物品２５１ｋとは反対方向に最大の姿勢誤差を持つ。さらに、吸着パッド２１０ａによる物品２５１ｍの把持位置が理想的な位置からｘ方向及びｙ方向にそれぞれ＋ΔＰだけずれている。

このため、挿入される物品２５１ｍの位置は、理想的な位置からｘ方向及びｙ方向にそれぞれ－ΔＰだけずれる。すなわち、物品２５１ｍが挿入される実際の位置は、想定される誤差の範囲内で物品２５１ｊ及び物品２５１ｋに最も近い位置となる。

しかし、このとき物品２５１ｍは、その理想的な位置の領域と物品２５１ｊの理想的な位置の領域との間に２（ΔＰ＋ΔＵ）＋ｅ、物品２５１ｋの理想的な位置の領域との間に２（ΔＰ＋ΔＶ）＋ｅの空間がそれぞれ確保されるように挿入される。すなわち、物品２５１ｍと物品２５１ｊ及び物品２５１ｋの姿勢の最大誤差及び位置の最大誤差を考慮した想定領域は、それぞれ、ｘ方向及びｙ方向にマージンｅの分だけ離れている。このため、上記のような誤差があっても、物品２５１ｍの物品２５１ｊ及び物品２５１ｋへの接触が回避される（図１７（ａ））。

その後、ロボット１０１は、吸着ハンド２０３ｂを動かして、物品２５１ｍを－ｘ方向に２（ΔＰ＋ΔＵ）＋ｅだけ移動させる。すると、そのうちのマージンｅの分だけ移動したところで、物品２５１ｊと物品２５１ｍの姿勢最大誤差想定領域（図１７（ａ）の太い点線）同士が接触する。

さらに、物品２５１ｍを物品２５１ｊごと－ｘ方向に２（ΔＰ＋ΔＵ）だけ移動させると、物品２５１ｊ及び物品２５１ｍはいずれも理想的な位置から－ｘ方向にΔＰだけずれた位置に設置される。このとき、物品２５１ｊが仕分箱１０５の壁面と物品２５１ｍとの間に挟まれていれば、それによって物品２５１ｊの姿勢の誤差が修正される（図１７（ｂ）の物品２５１ｊ）。

最終的に、位置誤差がゼロの物品２５１ｊと仕分箱１０５の壁面との間にはマージンｅ分の空間が残る。

同様に、ロボット１０１は、吸着ハンド２０３ｂを動かして、物品２５１ｍを－ｙ方向に２（ΔＰ＋ΔＶ）＋ｅだけ移動させる。すると、そのうちのマージンｅの分だけ移動したところで、物品２５１ｋと物品２５１ｍの姿勢最大誤差想定領域（図１７（ａ）の太い点線）同士が接触する。

さらに、物品２５１ｍを物品２５１ｋごと－ｙ方向に２（ΔＰ＋ΔＶ）だけ移動させると、物品２５１ｋ及び物品２５１ｍはいずれも理想的な位置から－ｙ方向にΔＰだけずれた位置に設置される。このとき、物品２５１ｋが仕分箱１０５の壁面と物品２５１ｍとの間に挟まれていれば、それによって物品２５１ｋの姿勢の誤差が修正される（図１７（ｂ）の物品２５１ｋ）。

最終的に、位置誤差がゼロの物品２５１ｊと仕分箱１０５の壁面との間にはマージンｅ分の空間が残る。

次に、２連吸着ハンド２０３ｃを有するロボット１０１による物品の格納について、図１８を参照して説明する。

図１８は、本発明の実施例の２連吸着ハンド２０３ｃによる物品の把持の説明図である。

図１８（ａ）は、吸着パッド２１０ｂ及び２１０ｃが吸着することによってそれぞれ物品２５１ｇ及び２５１ｈを把持している２連吸着ハンド２０３ｃの斜視図である。

図１８（ｂ）は、吸着パッド２１０ｂと、物品２５１ｇと、物品２５１ｇの認識結果２５２ｇと、の関係の一例を示す平面図である。図１８（ｃ）は、吸着パッド２１０ｃと、物品２５１ｈと、物品２５１ｈの認識結果２５２ｈと、の関係の一例を示す平面図である。図４で示した吸着ハンド２０３ｂの場合と同様、２連吸着ハンド２０３ｃを使用した場合も、位置の誤差Δｘ、Δｙ及び姿勢の誤差Δθが発生する。図１８には物品２５１ｇの姿勢の誤差をΔθｇ、物品２５１ｈの姿勢の誤差をΔθｈと記載する。

図１８（ｄ）は、それぞれ吸着パッド２１０ｂ及び２１０ｃによって理想的な位置を理想的な姿勢で（すなわち位置誤差も姿勢誤差もない状態で）把持された物品２５１ｇ及び２５１ｈの平面図である。この例では、物品２５１ｇ及び２５１ｈの中心がそれぞれ吸着パッド２１０ｂ及び２１０ｃによって吸着把持され、それらの姿勢はロボット１０１が認識しているものと一致している。

図１８（ｅ）及び図１８（ｆ）は、２連吸着ハンド２０３ｃを用いて二つの物品２５１ｇ及び２５１ｈを把持する手順を説明する平面図である。初期状態では２連吸着ハンド２０３ｃはいずれの物品も把持しておらず、物品２５１ｇ及び２５１ｈはそれぞれ格納箱１０３内の任意の場所に置かれている。

ロボット１０１は、最初に、吸着パッド２１０ｂで物品２５１ｇを吸着して把持する。このとき、図１８（ｂ）に示すように実際の吸着位置及び物品２５１ｇの姿勢には理想位置及び理想姿勢からの誤差がある。その後、ロボット１０１は、２連吸着ハンド２０３ｃを物品２５１ｈに近づける。

このとき、ロボット１０１は、吸着パッド２１０ｃを物品２５１ｈの認識結果２５２ｈの吸着位置（例えば認識結果２５２ｈの中心）に合わせるが、そこからさらに－ｙ方向に２（ΔＰ＋ΔＶ）＋ｅだけ移動させる。その結果、物品２５１ｈは物品２５１ｇによって－ｙ方向に押されて、その姿勢が物品２５１ｇと略同一になる（図１８（ｅ））。略同一とは厳密に同一を意味するものではなく、吸着した物品２５１ｇと２５１ｈの対向する面同士が接触または倣う状態を含む概念である。

その状態で、ロボット１０１は、吸着パッド２１０ｃの先端が物品２５１ｈの上面と同じ高さになるまで２連吸着ハンド２０３ｃを下ろし、物品２５１ｈを吸着して把持する。

まとめると、吸着パッド２１０ｂと２１０ｃについての説明は、既に仕分箱１０５内に第１の物品を配置する工程（第１の工程）が実行された後に実行される第２、第３の工程についての変形例である。

第２の工程として、ロボット１０１は物品２５１ｇと物品２５１ｈを格納箱１０３から取出し、仕分箱１０５内の第１の物品付近へと移動させる。まず、ロボット１０１は第１の吸着パッド２１０ｂで格納箱１０３内の物品２５１ｇの上面を吸着する。次に、ロボット１０１が移動することで、物品２５１ｇを物品２５１ｈにスペースを空けて並列させる。そこから、物品２５１ｇを物品２５１ｈに近づけるようにロボット１０１が移動することで、物品２５１ｇと物品２５１ｈの対向する面が接触する。接触した後にさらにロボット１０１が移動することで、物品２５１ｇが物品２５１ｈの姿勢を変更させる。このとき、物品２５１ｇと２５１ｈの姿勢は略同一となる。

次に、第２の吸着パッド２１０ｃが物品２５１ｃの上面を吸着することで、物品２５１ｇと物品２５１ｈは略同一の姿勢の状態のまま第１の吸着パッド２１０ｂと第２の吸着パッド２１０ｃに吸着される。この状態でロボット１０１が移動した場合であっても、２つの物品２５１ｇと物品２５１ｈは略同一の姿勢を保持したまま搬送が可能となる。その状態で、２つの物品２５１ｇと物品２５１ｈを仕分箱１０５へと収納すれば、これらの物品同士の隙間は小さくなり、仕分箱１０５内の収容効率を向上させることができる。この第２の吸着パッド２１０ｃでの吸着の後、ロボット１０１は、これら２つの物品２５１ｇと物品２５１ｈを仕分箱１０５内の第１の物品の付近へと移動する。

第３の工程として、ロボット１０１は２つの物品２５１ｇと物品２５１ｈを把持したまま、仕分箱１０５内の第１の物品に近づき、接触した後に他の物品の姿勢や位置を変更させる。その後、他の物品を所定位置へ移動または所定の姿勢へ変更させたロボット１０１は、２つの吸着パッド２１０ｂと２１０ｃを開放することで２つの物品２５１ｇと物品２５１ｈを仕分箱１０５の底面に配置させ、２つの物品を箱内に格納することができる。これにより、既に仕分箱１０５内に配置される第１の物品と２つの物品２５１ｇあるいは物品２５１ｈとの隙間を小さくすることができる。なお、第１の物品はひとつに限定されず、複数であってもよい。

また、吸着パッドの吸着を開放する順番は、第１の物品と接触する物品を先に開放し、第１の物品と接触しない物品を後に開放するとよい。この場合は、第１の物品と第１の物品に接触しない物品とに挟まれた物品が先に配置されるため、姿勢がずれにくくなるからである。これにより、さらに、物品間の隙間が小さくなるため、箱内の収容効率を向上させることができる。

上記の説明は、仕分箱１０５内に物品が格納された場合の例について説明したが、仕分箱１０５内に物品が配置されていない状態であっても本実施例を実施することができる。すなわち、第２の工程から実施することが可能である。この場合は、物品２５１ｇと２５１ｈとの距離（スペース）を小さくすることができるため、仕分箱１０５内に２つの物品を省スペースで格納でき、ひいては箱内の収容効率を向上させることができる。

また、第２の工程のみを実施する場合であっても、物品２５１ｇと２５１ｈとの距離を小さくできるため、ロボット１０１が物品を搬送する効率を向上させることができる。物品間の距離を小さくしたこの状態で、仕分箱１０５に当該物品を収納することができるため、ひいては仕分箱１０５内の収容効率を向上させることに寄与する。

次に、上記のような物品の格納を実現するためのシステムの構成について、図１９から図３２を参照して説明する。

図１９は、本発明の実施例のロボットシステムのハードウェア構成の説明図である。

全体管理コンピュータ１０９、上位システム１１０、指示端末１０７、格納箱搬送コンベア１０２、仕分箱搬送コンベア１０４、自動ラック１０８及びロボット１０１は、ネットワーク３０１を介して接続される。ネットワーク３０１は、それを介してデータの通信が可能である限り、有線ネットワーク、無線ネットワーク又はそれらの組合せのいずれであってもよい。

全体管理コンピュータ１０９は、中央制御装置３１１、主記憶装置３１２、通信装置３１４、入力装置３１５、出力装置３１６及び補助記憶装置３１３を有する計算機である。

中央制御装置３１１は、主記憶装置３１２に記憶されたプログラムを実行することによって種々の処理を実行するプロセッサである。入力装置３１５は、全体管理コンピュータ１０９の使用者から情報の入力を受け付ける装置であり、例えばキーボード及びマウス等であってもよい。出力装置３１６は、全体管理コンピュータ１０９の使用者に情報を出力する装置であり、例えば文字及び画像等を表示する表示装置であってもよい。通信装置３１４は、ネットワーク３０１を介して当該ネットワーク３０１に接続された上位システム１１０及びロボット１０１等の各機器と通信する装置である。

主記憶装置３１２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの記憶装置であり、中央制御装置３１１によって実行されるプログラム等を保持する。図１９に示す主記憶装置３１２は、オーダ処理部３３１を保持する。これは、中央制御装置３１１によって実行されるプログラムである。したがって、以下の説明においてオーダ処理部３３１が実行する処理は、実際には、中央制御装置３１１が主記憶装置３１２に保持されたプログラムに従って実行する。プログラムに従って実行される処理の詳細については後述する。

補助記憶装置３１３は、例えばハードディスクドライブ又はフラッシュメモリなどの記憶装置であり、中央制御装置３１１が実行する処理のために必要となる情報等を保持する。図１９に示す補助記憶装置３１３は、倉庫状態管理情報３４１、倉庫定義情報３４２、オーダ情報３４３及び作業計画情報３４４を保持する。これらの情報の詳細については後述する（図２０～図２８参照）。なお、これらの情報の少なくとも一部が必要に応じて主記憶装置３１２にコピーされ、中央制御装置３１１によって参照されてもよい。また、中央制御装置３１１が実行するプログラムも補助記憶装置３１３に格納され、それらの少なくとも一部が必要に応じて主記憶装置３１２にコピーされてもよい。

指示端末１０７は、相互に接続された中央制御装置３９１、主記憶装置３９２、補助記憶装置３９３、通信装置３９４、入力装置３９５及び出力装置３９６を有する計算機である。

中央制御装置３９１は、主記憶装置３９２に記憶されたプログラム（図示省略）を実行することによって種々の処理を実行するプロセッサである。入力装置３９５は、作業員１０６から情報の入力を受け付ける装置であり、例えばキーボード、マウス及びタッチセンサ等であってもよい。出力装置３９６は、作業員１０６に情報を出力する装置であり、例えば文字及び画像等を表示する表示装置であってもよい。入力装置３９５及び出力装置３９６は、例えばいわゆるタッチパネルのように一体化されてもよい。通信装置３９４は、ネットワーク３０１を介して全体管理コンピュータ１０９と通信する装置である。

主記憶装置３９２は、例えばＤＲＡＭなどの記憶装置であり、中央制御装置３９１によって実行されるプログラム等を保持する。補助記憶装置３９３は、例えばハードディスクドライブ又はフラッシュメモリなどの記憶装置であり、中央制御装置３９１が実行する処理のために必要となる情報等を保持する。

上位システム１１０は、各配送先（例えば倉庫に格納されている物品を入荷して販売する店舗等）からのオーダを受信してオーダ情報を生成し、全体管理コンピュータ１０９に送信する計算機である。上位システム１１０のハードウェア構成は全体管理コンピュータ１０９と同様であってよいため、図示及び説明を省略する。

ロボット１０１は、アーム２０１、物品認識センサ２０２、ハンド２０３、格納箱認識センサ２０４及び仕分箱認識センサ２０５に加えて、中央制御装置３５１、主記憶装置３５２、補助記憶装置３５３及び通信装置３５４を有する。

中央制御装置３５１は、主記憶装置３５２に記憶されたプログラムを実行することによって種々の処理を実行するプロセッサである。通信装置３５４は、ネットワーク３０１を介して当該ネットワーク３０１に接続された全体管理コンピュータ１０９等の各機器と通信する装置である。

主記憶装置３５２は、例えばＤＲＡＭなどの記憶装置であり、中央制御装置３５１によって実行されるプログラム等を保持する。図１９に示す主記憶装置３５２は、ロボット管理部３６１、機構制御部３６２、センサ制御部３６３、箱認識部３６４、物品認識部３６５及び動作計画部３６６を保持する。これらは、中央制御装置３１１によって実行されるプログラムである。したがって、以下の説明において上記の各部が実行する処理は、実際には、中央制御装置３１１が主記憶装置３１２に保持されたプログラムに従って、必要に応じてアーム２０１、物品認識センサ２０２、ハンド２０３、格納箱認識センサ２０４及び仕分箱認識センサ２０５を制御することによって実行する。

補助記憶装置３５３は、例えばハードディスクドライブ又はフラッシュメモリなどの記憶装置であり、中央制御装置３５１が実行する処理のために必要となる情報等を保持する。図１９に示す補助記憶装置３５３は、倉庫定義情報３４２及び箱内物品配置情報３８１を保持する。倉庫定義情報３４２は、全体管理コンピュータ１０９が保持するものと同様である。箱内物品配置情報３８１の詳細は後述する（図２９参照）。なお、これらの情報の少なくとも一部が必要に応じて主記憶装置３５２にコピーされ、中央制御装置３５１によって参照されてもよい。また、中央制御装置３５１が実行するプログラムも補助記憶装置３５３に格納され、それらの少なくとも一部が必要に応じて主記憶装置３５２にコピーされてもよい。

ここで、主記憶装置３５２に保持されたプログラムによって実現される機能の概要を説明する。

ロボット管理部３６１は、ロボット１０１のメインプログラムである。具体的には、ロボット管理部３６１は、通信装置３５４を使って全体管理コンピュータ１０９から作業計画情報を受け取り、各機器及び機能を使ってその作業を遂行する。その時の作業手順（例えば、仕分箱１０５の認識、格納箱１０３の認識、物品２５１の認識、物品２５１の取り出し、及び物品２５１の箱詰めといった一連の作業の流れ）がプログラミングされている。

ロボット管理部３６１は、上記の作業が完了したら、通信装置３５４を使って全体管理コンピュータ１０９に作業完了を通知する。また、ロボット管理部３６１は、物品２５１の格納箱１０３からの取り出し及び仕分箱１０５への格納といった動作の後、箱内物品配置情報３８１を更新する。

機構制御部３６２は、アーム２０１及びハンド２０３を制御する。具体的には、機構制御部３６２は、動作計画部３６６によって作成されたアーム姿勢及びハンド状態の時系列データを受け取り、その通りにアーム２０１及びハンド２０３を動作させる。

センサ制御部３６３は、物品認識センサ２０２、格納箱認識センサ２０４及び仕分箱認識センサ２０５を制御する。例えば、センサ制御部３６３は、これらのセンサがカメラ又は距離画像センサである場合、これらのセンサに撮影を指示し、画像又は距離画像のデータを受け取る。

箱認識部３６４は、格納箱認識センサ２０４及び仕分箱認識センサ２０５から取得したデータを処理し、格納箱１０３及び仕分箱１０５のＩＤ（識別情報）を確認し、その位置及び向きを認識する。識別は、例えば、箱に貼られたラベルの文字やバーコードなどを読み取ることで行う。位置姿勢の認識は、例えば、箱の前面を計測し箱の形状データと照合することで行う。例えば箱に二次元バーコードが貼られ、貼られている位置及び向きを箱認識データとして保持している場合は、それを計測して読み取ることで認識することもできる。

物品認識部３６５は、物品認識センサ２０２から取得したデータを処理し、格納箱１０３内に入っている物品２５１の位置及び向きを認識する。例えば、物品認識データとして物品表面の模様を保持しておき、撮影した画像の模様を物品認識データから探索することで物品２５１の位置及び向きを認識することができる。同一の格納箱１０３から複数個の物品２５１を取り出す場合、物品認識部３６５は、その個数分の物品２５１を同時に認識しても良い。

動作計画部３６６は、物品認識、物品取出し及び物品箱詰め（すなわち箱への格納）の作業時に、アーム２０１及びハンド２０３の動作の計画を行う。

物品認識においては、動作計画部３６６は、物品認識センサ２０２の視野が格納箱１０３全体とほぼ一致するようなアーム姿勢を認識時の姿勢として予め定義しておき、現在の姿勢から認識時の姿勢へと推移するアーム姿勢の時系列データを作成する。

二つの姿勢間の時系列データを作成する単純な方法としては、アーム２０１の各関節角を線形に変化させる方法がある。

物品取り出しにおいては、動作計画部３６６は、物品認識部３６５で得られた物品２５１の配置から取り出す物品２５１を選択し、把持時の相対的な手先位置及び向きから把持時のアーム姿勢を算出する。動作計画部３６６は、予め、取出し前と取出し後のアーム姿勢を定義しておき、取出し前の姿勢から把持時の姿勢へと推移させ、ハンドを把持状態にし、把持時の姿勢から取出し後の姿勢へと推移させる一連のアーム姿勢及びハンド状態の時系列データを作成する。

物品箱詰めにおいては、動作計画部３６６は、取り出した物品２５１、現在の仕分箱１０５の物品配置、及び箱詰め誤差情報に基づき、理想的な物品２５１の挿入位置及び設置位置を決定する。そして、動作計画部３６６は、把持時の相対的な手先位置及び向きから挿入時及び設置時のアーム姿勢を算出する。動作計画部３６６は、予め、箱詰め前と箱詰め後のアーム姿勢を定義しておき、箱詰め前の姿勢から挿入時の姿勢を経由し設置時の姿勢へと推移させ、ハンドを解放状態にし、設置時の姿勢から箱詰め後の姿勢へと推移させる一連のアーム姿勢及びハンド状態の時系列データを作成する。

次に、全体管理コンピュータ１０９及びロボット１０１が保持する情報について説明する。

図２０は、本発明の実施例の全体管理コンピュータ１０９が保持する倉庫状態管理情報３４１の説明図である。

倉庫状態管理情報３４１は、倉庫の状態、例えば倉庫内の各自動ラック１０８及び各仕分箱１０５の状態を管理するための情報であり、自動ラック間口数４０１、間口情報４０２、仕分箱数４０３及び仕分箱情報４０４を含む。

自動ラック間口数４０１は、倉庫内にある自動ラック１０８の間口の総数である。間口情報４０２は、各間口の状態を示す情報である。図２０には間口情報４０２として倉庫内のある間口に関する間口情報Ａ、及び、別の間口に関する間口情報Ｂの二つを示している。図２０では省略されているが、実際には倉庫内の全ての自動ラック１０８の全ての間口の各々について間口情報４０２が保持されてもよい。間口情報４０２の詳細については後述する（図２５参照）。

仕分箱数４０３は、仕分作業の対象となる仕分箱１０５の総数である。仕分箱情報４０４は、各仕分箱１０５の状態を示す情報である。図２０には仕分箱情報４０４として倉庫内の一つの仕分箱１０５に関する仕分箱情報Ｃ、及び、それとは別の仕分箱１０５に関する仕分箱情報Ｄの二つを示している。図２０では省略されているが、実際には仕分作業の対象となる全ての仕分箱１０５の各々について仕分箱情報４０４が保持されてもよい。仕分箱情報４０４の詳細については後述する（図２６参照）。

図２１は、本発明の実施例の全体管理コンピュータ１０９及びロボット１０１が保持する倉庫定義情報３４２の説明図である。

倉庫定義情報３４２は、物品種別数５０１、物品種別情報５０２、仕分箱形状データ１３０２、仕分箱認識データ１３０３、ロボット運動学モデル２１０２及びロボット把持誤差モデル２１０３を含む。

物品種別数５０１は、倉庫に格納されている物品の種別の数である。物品種別情報５０２は、それぞれの物品の種別に関する情報である。図２１には、物品種別情報５０２として物品種別情報Ｇ及び物品種別情報Ｈを示している。これらは、倉庫内に格納されている全ての物品の種別のうち二つに関する物品種別情報５０２を例示したものであり、実際には倉庫内に格納されている全ての物品の種別に関する物品種別情報５０２が保持される。物品種別情報５０２の詳細については後述する（図２７参照）。

仕分箱形状データ１３０２は、仕分箱１０５の形状（例えば各部の寸法等）の情報である。仕分箱認識データ１３０３は、例えば、仕分箱１０５の所定の位置に二次元バーコード等が貼付されている場合に、その貼付位置及び向きを示す情報を含んでもよい。仕分箱認識センサ２０５が二次元バーコードを読み取ったときに、その読み取りの結果と、仕分箱認識データ１３０３と、仕分箱形状データ１３０２と、に基づいて、箱認識部３６４が仕分箱１０５の位置及び姿勢を特定することができる。

ロボット運動学モデル２１０２は、ロボット１０１のアーム２０１等の関節の状態と、ハンド２０３の先端の位置とを対応付ける情報であり、所望の位置にハンド２０３を移動させるためのアーム２０１の動作を動作計画部３６６が計画する際に参照される。

ロボット把持誤差モデル２１０３は、ロボット１０１による物品の位置及び姿勢等の認識の際に想定される誤差の最大値等の情報を含む。ロボット把持誤差モデル２１０３の詳細については後述する（図２８参照）。

図２２は、本発明の実施例の全体管理コンピュータ１０９が保持するオーダ情報３４３の説明図である。

オーダ情報３４３は、各配送先から受けた物品のオーダ、すなわち、各配送先に配送すべき物品の種別及び数量を示す情報である。具体的には、オーダ情報３４３は、オーダＩＤ６０１、配送先情報６０２、オーダ物品種別数６０３、物品種別ＩＤ６０４及び物品種別オーダ数６０５を含む。ロボット１０１の作業エリアにおける仕分作業は、ロボット１０１が、オーダ情報３４３に従ってオーダされた種別の物品をオーダされた数量だけ格納箱１０３から取り出して、当該オーダを行った配送先に対応する仕分箱１０５に格納する作業を含む。

オーダＩＤ６０１は、各オーダを識別する情報である。例えば一つの配送先から受けた１回のオーダに関する情報が一つのオーダＩＤによって識別される。図２２には例として一つの配送先から受けた１回のオーダに関する情報のみを示しているが、複数の配送先からそれぞれ１回または複数回のオーダを受けてもよい。その場合の対応方法の一例として、オーダ情報３４３は配送先ごとに作成され、同一の配送先のオーダは一つに纏められ、それぞれのオーダ情報３４３に固有のオーダＩＤが割り振られてもよい。

配送先情報６０２は、オーダを行った配送先を示す情報、すなわち、オーダされた物品の配送先を示す情報である。オーダ物品種別数６０３は、オーダされた物品の種別の数、すなわち、配送先に配送されるべき物品の種別の数である。

物品種別ＩＤ６０４及び物品種別オーダ数６０５は、オーダされた物品の種別及びオーダされた当該種別の物品の数量である。複数の種別の物品がオーダされた場合、物品種別ＩＤ６０４及び物品種別オーダ数６０５の複数の組がオーダ情報３４３に含まれる。

図２２には、物品種別ＩＤ６０４及び物品種別オーダ数６０５の組として、物品種別ＭＩＤ及び物品種別Ｍオーダ数の組と、物品種別ＮＩＤ及び物品種別Ｎオーダ数の組とを例示しているが、実際にはオーダ情報３４３がさらに他の種別の物品に関する物品種別ＩＤ６０４及び物品種別オーダ数６０５の組を含んでもよい。

図２３は、本発明の実施例の全体管理コンピュータ１０９が保持する作業計画情報３４４の説明図である。

作業計画情報３４４は、倉庫内でこれから行われる仕分作業の計画に関する情報であり、オーダＩＤ７０１、搬送格納箱数７０４及び個別作業情報７０６を含む。

オーダＩＤ７０１は、作業計画の対象となるオーダの識別情報である。搬送格納箱数７０４は、当該作業計画において搬送される格納箱１０３の数である。個別作業情報７０６は、各格納箱１０３に対する作業に関する情報である。

図２３には個別作業情報７０６として個別作業情報Ｑ及び個別作業情報Ｒを例示しているが、実際には作業する必要がある全ての格納箱１０３について個別作業情報７０６が保持される。個別作業情報７０６の詳細については後述する（図２４参照）。

図２４は、本発明の実施例の全体管理コンピュータ１０９が保持する個別作業情報７０６の説明図である。

個別作業情報７０６は、各格納箱１０３に対する作業に関する情報であり、格納箱保管間口ＩＤ８０１、物品種別ＩＤ８０３及び物品種別オーダ数８０４を含む。格納箱保管間口ＩＤ８０１は、作業対象の格納箱１０３が保管されている自動ラック１０８の間口を識別する情報である。物品種別ＩＤ８０３は、オーダされた物品の種別を識別する情報である。物品種別オーダ数８０４は、オーダされた物品の個数を示す。

図２５は、本発明の実施例の全体管理コンピュータ１０９が保持する間口情報４０２の説明図である。

間口情報４０２は、各間口の状態を示す情報であり、間口ＩＤ９０１、格納箱搬送予約数９０２、保管物品種別ＩＤ９０３及び保管物品数９０４を含む。間口ＩＤ９０１は、各間口を識別する情報である。格納箱搬送予約数９０２は、各間口に保管される格納箱１０３を仕分作業のために作業エリアに搬送することが予約されているか否か、及び、予約されている場合には、予約の数を示す。保管物品種別ＩＤ９０３は、各間口に保管される格納箱１０３に格納される物品の種別を識別する情報である。保管物品数９０４は、各間口に保管される格納箱１０３に格納される物品の数を示す。

図２６は、本発明の実施例の全体管理コンピュータ１０９が保持する仕分箱情報４０４の説明図である。

仕分箱情報４０４は、各仕分箱１０５の状態を示す情報であり、仕分箱ＩＤ９０５、対応オーダＩＤ９０６及び仕分箱状態ＩＤ９０７を含む。仕分箱ＩＤ９０５は、各仕分箱１０５を識別する情報である。

対応オーダＩＤ９０６は、各仕分箱１０５に対応するオーダを識別する情報である。例えば、ある仕分箱１０５の仕分箱情報４０４の対応オーダＩＤ９０６として、ある配送先からのオーダを識別する情報が保持されている場合、仕分作業において、当該オーダに従って当該配送先に配送される物品２５１が当該仕分箱１０５に格納される。

仕分箱状態ＩＤ９０７は、仕分箱１０５の状態を識別する情報である。仕分箱１０５の状態としては、例えば、ロボット１０１の作業エリアに向けて搬送中、ロボット１０１による作業中、又は、ロボット１０１による作業が終了して後工程に搬送中、などがある。

図２７は、本発明の実施例の全体管理コンピュータ１０９及びロボット１０１が保持する物品種別情報５０２の説明図である。

物品種別情報５０２は、物品種別ＩＤ１２０１、物品形状データ１２０２、物品認識データ１２０３、格納箱形状データ１２０４、格納箱認識データ１２０５及び把持時手先位置・向き１２０７を含む。

物品種別ＩＤ１２０１は、物品２５１の種別を識別する情報である。物品形状データ１２０２は、当該種別の物品２５１の形状を示すデータである。物品認識データ１２０３は、当該種別の物品２５１の認識に使用されるデータである。例えば、当該種別の物品２５１の表面に、当該種別に特有の模様又は文字等が表示されている場合には、物品認識データ１２０３はその模様又は文字等の情報を含んでもよい。

格納箱形状データ１２０４は、物品２５１を格納している格納箱１０３の形状を示すデータである。格納箱認識データ１２０５は、格納箱１０３の認識に使用されるデータであり、各格納箱１０３を特定可能な情報を持つ。例えば、格納箱１０３に、格納箱認識センサ２０４によって読み取られる二次元バーコード等が貼付されている場合には、格納箱認識データ１２０５は、その二次元バーコードの内容、それが貼付されている位置及び向き等の情報を含んでもよい。

把持時手先位置・向き１２０７は、ロボット１０１がハンド２０３を用いて当該種別の物品２５１を把持するときの、把持位置及び向きを示す。例えば、指型ハンド２０３ａを使用する場合には、指２０９が物品２５１のどの位置をどの向きに挟むかを示す情報を含んでもよい。また、吸着ハンド２０３ｂを使用する場合には、吸着パッド２１０ａが物品２５１のどの位置を吸着するか、及び、吸着するときの吸着ハンド２０３ｂの向きを示す情報を含んでもよい。

図２８は、本発明の実施例の全体管理コンピュータ１０９及びロボット１０１が保持するロボット把持誤差モデル２１０３の説明図である。

ロボット把持誤差モデル２１０３は、物品位置認識最大誤差２８０１、物品姿勢認識最大誤差２８０２、物品高さ認識最大誤差２８０３、仕分箱ｘ方向位置認識最大誤差２８０４、仕分箱ｙ方向位置認識最大誤差２８０５、仕分箱姿勢認識最大誤差２８０６、マージン２８０７、指型ハンドサイズ２８５１及び最小把持量２８５２を含む。

物品位置認識最大誤差２８０１、物品姿勢認識最大誤差２８０２及び物品高さ認識最大誤差２８０３は、それぞれ、物品認識センサ２０２の認識結果に基づいて物品認識部３６５が物品２５１の位置、姿勢及び高さを認識するときの、認識結果に想定される誤差の最大値であり、図５を参照して説明したΔＰ、ΔΩ及びΔＱに相当する。これらは、物品認識センサ２０２のセンシング方法及びセンシングの結果に基づく位置、姿勢及び高さの算出方法等に基づいて予め設定される値である。

仕分箱ｘ方向位置認識最大誤差２８０４、仕分箱ｙ方向位置認識最大誤差２８０５及び仕分箱姿勢認識最大誤差２８０６は、それぞれ、仕分箱認識センサ２０５の認識結果に基づいて箱認識部３６４が仕分箱１０５の位置及び姿勢を認識するときの、認識結果に想定される誤差の最大値であり、図６を参照して説明したΔＸ、ΔＹ及びΔΓに相当する。これらは、仕分箱認識センサ２０５のセンシング方法及びセンシングの結果に基づく位置及び姿勢の算出方法等に基づいて予め設定される値である。

マージン２８０７は、物品２５１を仕分箱１０５に格納するときに仕分箱１０５の壁面又は他の物品２５１との接触による損傷を防ぐための余裕として設定される値であり、図６等を参照して説明したマージンｅに相当する。マージン２８０７として０以上の任意の値を設定することができる。この値が大きいほど物品２５１が損傷する危険は低下するが、大き過ぎるとそのスペースを確保して物品２５１を仕分箱１０５に挿入することが難しくなる場合がある。また、仕分箱１０５の容積の利用効率も低下する場合もある。

指型ハンドサイズ２８５１は、ロボット１０１が指型ハンド２０３ａを有している場合に、そのサイズを示している。これは、図５を参照して説明した、指２０９を挿入するために仕分箱１０５の内側の壁面と物品２５１の側面との間に確保する必要がある空間のサイズ（距離Ｗ）を算出するために用いられる。

最小把持量２８５２は、物品２５１を安定して把持するために確保する必要がある物品２５１の上面から指２０９の先端までの距離の最小値であり、図５を参照して説明した最小把持量Ｌｍｉｎに相当する。

図２９は、本発明の実施例のロボット１０１が保持する箱内物品配置情報３８１の説明図である。

箱内物品配置情報３８１は、ロボット１０１が物品２５１を取り出す格納箱１０３及び物品２５１を格納する仕分箱１０５のそれぞれについて、箱に格納されている物品２５１に関する情報を含む。具体的には、箱内物品配置情報３８１は、箱種別ＩＤ１５０１、箱ＩＤ１５０２、箱形状データ１５０３、物品数１５０４、物品種別ＩＤ１５０５、形状データ１５０６及び箱内位置・向き１５０７を含む。

箱種別ＩＤ１５０１は、各箱が格納箱１０３又は仕分箱１０５のいずれであるかを識別する情報である。箱ＩＤ１５０２は、各箱を識別する情報である。箱形状データ１５０３は、各箱の形状（例えば長さ、幅、高さ等の寸法）を示す情報である。物品数１５０４は、各箱に格納されている物品２５１の数を示す。

物品種別ＩＤ１５０５、形状データ１５０６及び箱内位置・向き１５０７は、箱に格納されている物品２５１の種別、形状、並びに、それが置かれている箱内の位置及び向き（姿勢）を示す。一つの箱内に複数の物品２５１が格納されている場合、その物品ごとに、物品種別ＩＤ１５０５、形状データ１５０６及び箱内位置・向き１５０７の組が箱内物品配置情報３８１に格納される。

図２９の例では物品種別ＩＤ１５０５、形状データ１５０６及び箱内位置・向き１５０７の組として、物品Ｓ物品種別ＩＤ、物品Ｓ形状データ及び物品Ｓ箱内位置・向きの組と、物品Ｔ物品種別ＩＤ、物品Ｔ形状データ及び物品Ｔ箱内位置・向きの組が登録されているが、箱内に三つ以上の物品２５１が格納されている場合には残りの物品２５１についても同様の情報が登録される。

次に、全体管理コンピュータ１０９及びロボット１０１の動作について説明する。

図３０は、本発明の実施例の全体管理コンピュータ１０９が各オーダに対して実行する処理を示すフローチャートである。

最初に、全体管理コンピュータ１０９のオーダ処理部３３１は、上位システム１１０からオーダ情報３４３（図２２）を受信して、補助記憶装置３１３に格納する（ステップ３００１）。

次に、オーダ処理部３３１は、受信したオーダ情報３４３に対する作業を計画する（ステップ３００２）。具体的には、オーダ処理部３３１は、オーダ情報３４３に加えて、倉庫状態管理情報３４１（図２０）及び倉庫定義情報３４２（図２１）を参照して、作業計画情報３４４（図２３）を作成して補助記憶装置３１３に格納する。この処理の詳細は後述する（図３１参照）。

このとき、オーダ処理部３３１は、作成した作業計画情報３４４に従ってロボット１０１の作業エリアに搬送する必要がある格納箱１０３に対応する自動ラック１０８の間口を対象として、間口情報４０２（図２５）の格納箱搬送予約数９０２を１増やし、保管物品数９０４をオーダされた数だけ減らす。

次に、オーダ処理部３３１は、指示端末１０７に対して、仕分箱１０５の準備の指示を送信する（ステップ３００３）。指示端末１０７は、受信した指示を作業員１０６に対して出力する。作業員１０６は、指示された種別の仕分箱１０５を一つ準備して、固有のＩＤが記載されたラベルを仕分箱ＩＤとして当該仕分箱１０５に貼付し、仕分箱搬送コンベア１０４に当該仕分箱１０５を設置する。その後、作業員１０６は、指示端末１０７を経由して、準備完了の通知を仕分箱搬送コンベア１０４に送信する。

次に、作業員１０６は、仕分箱１０５の準備が完了したことを示す情報と、設置した仕分箱１０５を識別するＩＤとを指示端末１０７に入力する。指示端末１０７は、入力された情報を全体管理コンピュータ１０９に送信する。オーダ処理部３３１は、それらの情報を受信すると（ステップ３００４）、倉庫状態管理情報３４１（図２０）の仕分箱数４０３を１増やし、当該仕分箱１０５に対応する仕分箱情報４０４を作成する。作成した仕分箱情報４０４の仕分箱状態ＩＤ９０７（図２６）は、「ロボットへ搬送中」とする。

次に、オーダ処理部３３１は、ロボット１０１に対して作業の指示を送信する（ステップ３００５）。このとき、オーダ処理部３３１は、当該ロボットが対応する全ての個別作業情報７０６（図２４）と、作業の対象の仕分箱１０５を識別する仕分箱ＩＤと、を併せて送信する。

次に、オーダ処理部３３１は、仕分箱搬送コンベア１０４に、設置された仕分箱１０５をロボット１０１の作業エリアに搬送する指示を送信する（ステップ３００６）。この指示を受けた仕分箱搬送コンベア１０４は、仕分箱１０５をロボット１０１の作業エリアに搬送する。この搬送が終了すると、当該仕分箱１０５に対応する仕分箱情報４０４の仕分箱状態ＩＤ９０７（図２６）は、「ロボット作業中」となる。

ロボット１０１の箱認識部３６４は、仕分箱認識センサ２０５のセンシング結果に基づいて仕分箱１０５のＩＤを認識する。仮に、複数のオーダに対応する作業が並行して行われる場合、ロボット１０１は、到着した仕分箱１０５のＩＤに基づいて、それぞれの仕分箱１０５がどのオーダに対応するかを把握する。

また、ある仕分箱１０５がロボット１０１の作業エリアに向けて搬送されているときに、別のオーダに対応する仕分箱１０５が先に作業エリアに到着しており、ロボット１０１による作業が行われている場合は、仕分箱搬送コンベア１０４は搬送中の仕分箱１０５を作業エリアの手前で待機させ、先の仕分箱１０５の作業が終了して当該先の仕分箱１０５が作業エリアの外に移動したら、待機していた仕分箱１０５を作業エリアに移動させてもよい。

次に、オーダ処理部３３１は、当該ロボット１０１が作業を行う個別作業情報７０６のうち、対応する格納箱１０３がまだ作業エリアに搬送されていないものがあるかを判定する（ステップ３００７）。まだ搬送されていない格納箱１０３がある場合は、それに対応する個別作業情報７０６の一つを選択して、ステップ３００８に進む。一方、まだ搬送されていない格納箱１０３がない場合には、ステップ３００８を省略してステップ３００９に進む。

ステップ３００８において、オーダ処理部３３１は、自動ラック１０８及び格納箱搬送コンベア１０２に、選択された個別作業情報７０６に対応する格納箱１０３を搬送する指示を送信する。この指示に基づいて、自動ラック１０８及び格納箱搬送コンベア１０２は、該当する格納箱１０３を作業エリアに搬送する（ステップ３００８）。

このとき、別のオーダに対応する格納箱１０３が先に作業エリアに到着しており、ロボット１０１による作業が行われている場合は、格納箱搬送コンベア１０２は搬送中の格納箱１０３を作業エリアの手前で待機させ、処理はステップ３００９に進む。その後、格納箱搬送コンベア１０２は、作業エリアの格納箱１０３を自動ラック１０８に返却するときに（ステップ３０１２）、待機していた格納箱１０３を作業エリア内に搬送する。

格納箱１０３が作業エリアに搬送されると、ロボット１０１の箱認識部３６４は、格納箱認識センサ２０４のセンシング結果に基づいて格納箱１０３のＩＤを認識し、それに格納されている物品２５１の種別を認識する。続いて、ロボット１０１は、認識した物品２５１の種別に対応する個別作業情報７０６を検索して、格納箱１０３から取り出して仕分箱１０５に箱詰めする作業の対象となる物品２５１の個数を確認し、その作業を実行する。実行される作業の詳細な手順は後述する（図３２参照）。

次に、オーダ処理部３３１は、搬送した格納箱１０３のうち、作業エリアから自動ラック１０８へまだ返却されていないものがあるかを判定する（ステップ３００９）。まだ返却されていないものがある場合、オーダ処理部３３１は、ロボット１０１から個別作業の完了通知を受信したかを確認し、受信していなければ所定の時間だけ受信を待つ（ステップ３０１０）。所定の時間が経過しても個別作業の完了通知を受信しない場合は（ステップ３０１１：Ｎｏ）、ステップ３００７に戻り、ステップ３００７以降の処理が繰り返し実行される。ロボット１０１から個別作業の完了通知を受信した場合には（ステップ３０１１：Ｙｅｓ）、オーダ処理部３３１は、格納箱搬送コンベア１０２に当該格納箱１０３の搬送を指示して当該格納箱１０３を自動ラック１０８の保管間口に返却し、当該間口に対応する間口情報４０２の格納箱搬送予約数９０２を１減らす（ステップ３０１２）。

その後、処理はステップ３００７に戻り、ステップ３００７以降の処理が繰り返し実行される。

ステップ３００９において、まだ返却されていない格納箱１０３がないと判定された場合、オーダに対応する全ての物品２５１の仕分箱１０５への箱詰め作業が終了している。このため、オーダ処理部３３１は、ロボット１０１から箱詰め作業の完了報告を受信し（ステップ３０１３）、仕分箱搬送コンベア１０４に、仕分箱１０５の後工程エリア（図示省略）への搬送の指示を送信する（ステップ３０１４）。このとき、オーダ処理部３３１は、当該仕分箱１０５に対応する仕分箱情報４０４の仕分箱状態ＩＤ９０７を「後工程へ移送中」に変更する。

仕分箱１０５の後工程エリアへの搬送が終了したら、オーダ処理部３３１は、上位システム１１０に、搬送した仕分箱１０５を識別する仕分箱ＩＤとともに、オーダの完了報告を送信する（ステップ３０１５）。さらに、オーダ処理部３３１は、倉庫状態管理情報３４１から当該仕分箱１０５に対応する仕分箱情報４０４を削除し、仕分箱数４０３を１減らす。

以上で、ステップ３００１で受信したオーダに対する作業が終了する。

図３１は、本発明の実施例の全体管理コンピュータ１０９が各オーダに対して作業計画を作成する処理を示すフローチャートである。

オーダ処理部３３１は、図３０のステップ３００１において上位システム１１０からオーダ情報３４３を受信すると、ステップ３００２において図３１の処理を開始する。

最初に、オーダ処理部３３１は、受信したオーダ情報３４３に対応する作業計画情報３４４の作成を開始する（ステップ３１０１）。具体的には、オーダ処理部３３１は、一つの格納箱１０３に一つの種別の物品が格納されている場合、オーダ情報３４３のオーダ物品種別数６０３をそのまま作業計画情報３４４の搬送格納箱数７０４として設定し、その数の個別作業情報７０６を作成する。そして、オーダ処理部３３１は、オーダ情報３４３に基づいて、各個別作業情報７０６の物品種別ＩＤ８０３及び物品種別オーダ数８０４を登録する。

次に、オーダ処理部３３１は、オーダ情報３４３に含まれる各物品種別について、対応する格納箱１０３を取り出す自動ラック１０８の間口を決定する（ステップ３１０２）。具体的には、オーダ処理部３３１は、オーダ情報３４３に含まれる各種別の物品を格納している間口を倉庫状態管理情報３４１の間口情報４０２から検索する。そして、オーダ処理部３３１は、検索した間口のＩＤを個別作業情報７０６の格納箱保管間口８０１として登録し、その間口に対応する間口情報４０２の格納箱搬送予約数９０２を１増やす。

このとき、同一の種別の物品が複数の間口に保管されている場合には、ステップ３１０２の検索によって複数の間口が得られる。この場合、オーダ処理部３３１は、得られた複数の間口から格納箱搬送予約数９０２が少ないものを選択してもよい。それによって、格納箱１０３の搬送の待ち時間を減らすことができ、仕分作業を効率化することができる。

以上で作業計画情報３４４の作成が終了する。

図３２は、本発明の実施例のロボット１０１が各オーダに対して実行する動作を示すフローチャートである。

最初に、ロボット１０１のロボット管理部３６１は、全体管理コンピュータ１０９から仕分箱ＩＤと作業計画情報３４４とを受信する（ステップ３２０１）。これらは、図３０のステップ３００５において送信されたものである。

次に、ロボット管理部３６１は、箱認識部３６４の認識結果に基づいて、ステップ３２０１で受信した仕分箱ＩＤを持つ仕分箱１０５が作業エリアへ到着したことを確認し、その仕分箱１０５の位置及び姿勢の認識結果を取得する（ステップ３２０２）。

次に、ロボット管理部３６１は、受信した作業計画情報３４４に含まれる個別作業情報７０６のうち、未対応のものがあるかを判定する（ステップ３２０３）。未対応の個別作業情報７０６がある場合には、そのうちの一つを対象として、ステップ３２０４以降の処理が実行される。

次に、ロボット管理部３６１は、箱認識部３６４の認識結果に基づいて、対象の個別作業情報７０６に対応する格納箱１０３が作業エリアへ到着したことを確認し、その格納箱１０３の位置及び姿勢の認識結果を取得する（ステップ３２０４）。

物品認識部３６５は、物品認識センサ２０２を用いて格納箱１０３内を計測し、格納されている物品２５１の位置及び姿勢を認識する。ロボット管理部３６１は、その認識結果を取得すると（ステップ３２０５）、その中から、取り出す物品２５１を特定する（ステップ３２０６）。

次に、ロボット管理部３６１は、箱内物品配置情報３８１とロボット把持誤差モデル２１０３を参照しつつ、特定した物品２５１を仕分箱１０５内に設置するときの理想位置姿勢を決定する（ステップ３２０７）。例えばロボット１０１が指型ハンド２０３ａを有している場合において、特定した物品２５１が仕分箱１０５に最初に設置される場合は、図６に示すようにその理想位置姿勢を、仕分け箱の隅から想定した位置誤差や指サイズの分だけスペースを空けた位置に決定してもよい。あるいは、既に別の物品２５１が設置されている場合には、図８（ｅ）及び図８（ｆ）の物品２５１ｍのようにその理想位置姿勢を、別の物品２５１の理想位置姿勢で形成される隅に決定してもよい。

一方、ロボット１０１が吸着ハンド２０３ｂを有している場合において、特定した物品２５１が仕分箱１０５に最初に設置される場合は、図１１に示すようにその理想位置姿勢を、仕分け箱の隅から想定した位置姿勢誤差の分だけスペースを空けた位置に決定してもよい。あるいは、既に別の物品２５１が設置されている場合には、図１３（ｅ）及び図１３（ｆ）の物品２５１ｍのようにその理想位置姿勢を、別の物品２５１の理想位置姿勢で形成される隅に決定してもよい。

次に、ロボット管理部３６１は、決定した理想位置姿勢に基づいて、仕分箱１０５内に物品２５１を挿入するときの挿入位置姿勢を決定する（ステップ３２０８）。例えば、特定した物品２５１が仕分箱１０５に最初に設置される場合は、ステップ３２０７で決定した理想位置姿勢をそのまま挿入位置姿勢として決定してもよい。既に別の物品２５１が設置されている場合において、ロボット１０１が指型ハンド２０３ａを有している場合には、図８（ａ）及び図８（ｂ）の物品２５１ｍのようにその挿入位置姿勢を、理想位置姿勢から想定した位置誤差の２倍のスペースを空けた位置に決定してもよい。あるいは、ロボット１０１が吸着ハンド２０３ｂを有している場合には、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）の物品２５１ｍのようにその挿入位置姿勢を、理想位置姿勢から想定した位置姿勢誤差の２倍のスペースを空けた位置に決定してもよい。

次に、ロボット管理部３６１は、格納箱１０３から特定した物品２５１を取り出す（ステップ３２０９）。例えば、ロボット管理部３６１からの指示に従って機構制御部３６２がアーム２０１及びハンド２０３を操作して特定した物品２５１を取り出してもよい。以下の説明におけるハンド２０３の操作も同様である。

次に、ロボット管理部３６１は、取り出した物品２５１の仕分箱１０５内の位置姿勢がステップ３２０８において決定した挿入位置姿勢となるように、ハンド２０３を移動させる（ステップ３２１０）。

次に、ロボット管理部３６１は、物品２５１の水平方向の位置姿勢が理想位置姿勢と同一になるようにハンド２０３を水平に移動させる（ステップ３２１１）。例えば、ロボット１０１が指型ハンド２０３ａを有している場合には、図８（ｃ）及び図８（ｄ）のように指型ハンド２０３ａを移動させてもよい。このとき、実際の各物品２５１の位置は、例えば図９（ｃ）及び図９（ｄ）のようになる。また、ロボット１０１が吸着ハンド２０３ｂを有している場合には、図１３（ｃ）及び図１３（ｄ）のように吸着ハンド２０３ｂを移動させてもよい。このとき、実際の各物品２５１の位置は、例えば図１５（ｃ）、図１６（ｃ）又は図１７（ｂ）のようになる。

次に、ロボット管理部３６１は、物品２５１をハンド２０３から解放して仕分箱１０５内に設置し、ハンド２０３を仕分箱１０５から引き上げる（ステップ３２１２）。

次に、ロボット管理部３６１は、格納箱１０３内の物品２５１を、オーダされた数だけピッキングしたかを判定する（ステップ３２１３）。オーダされた数の物品２５１のピッキングが終了していない場合は、ステップ３２０６に戻り、残りの物品２５１の格納箱１０３からの取り出し及び仕分箱１０５への格納が実行される。

ステップ３２１３において、オーダされた数の物品２５１のピッキングが終了したと判定された場合、ロボット管理部３６１は、個別作業情報７０６に基づく作業の完了の通知を全体管理コンピュータ１０９に送信し、ピッキングが終了した格納箱１０３を自動ラック１０８に返却するための移動が開始されたことを確認する（ステップ３２１４）。その後、処理はステップ３２０３に戻る。

ステップ３２０３において、未対応の個別作業情報７０６がないと判定された場合、ステップ３２０２で到着した仕分箱１０５についてオーダされた全ての物品２５１の格納が終了したため、ロボット管理部３６１は、ステップ３２０１で受信した作業計画情報３４４に基づく作業の完了の通知を全体管理コンピュータ１０９に送信し、物品２５１の格納が終了した仕分箱１０５の後工程に向けた移動が開始されたことを確認する（ステップ３２１５）。

以上で、ロボット１０１の各オーダに対する処理が終了する。

以上のように、本発明の実施例のロボットシステムは、底面と、底面に接続された壁面と、を有する搬送先（例えば仕分箱１０５）に搬送対象物（例えば物品２５１）を搬送するマニピュレータ（例えばアーム２０１及びハンド２０３）を有し、マニピュレータが、第１の搬送対象物（例えば図９の物品２５１ｊ又は図１５の物品２５１ｉ等）を前記搬送先の底面に置く第１の工程と、前記マニピュレータが、第２の搬送対象物（例えば図９の物品２５１ｍ又は図１５の物品２５１ｊ等）を、搬送先の底面上の、第１の搬送対象物と接触しない位置（例えば図９（ａ）における物品２５１ｍの位置、又は、図１５（ａ）における物品２５１ｊの位置）に搬送する第２の工程と、マニピュレータが、第２の搬送対象物を、第１の搬送対象物と接触しない位置から第１の搬送対象物の方向に移動させ、第１の搬送対象物に接触した後にさらに移動させることによって、前記第１の搬送対象物を移動させる第３の工程（例えば、図９（ａ）に示す状態から図９（ｃ）に示す状態に至る工程、又は、図１５（ａ）に示す状態から図１５（ｃ）に示す状態に至る工程）と、を実行してもよい。

これによって、異なる形状の複数の物品を箱に格納する際に、物品間の隙間をより小さくすることで箱内の収容効率を向上させることができる。

ここで、第３の工程において、マニピュレータは、第２の搬送対象物を第１の搬送対象物に接触した後にさらに移動させることによって、第１の搬送対象物の姿勢を変更してもよい。これは、例えば、図１５（ａ）の物品２５１ｉの姿勢が図１５（ｃ）において変更されていることに相当する。

これによって、姿勢の認識誤差に起因する物品２５１の姿勢のずれが修正されるため、箱の容積の利用効率が向上する。

また、第２の工程における第２の搬送対象物の移動方向と、第３の工程における第２の搬送対象物の移動方向と、が異なる。これは、上記の実施例において、物品２５１を仕分箱に挿入するときの移動方向と、挿入した物品２５１をずらし移動するときの移動方向とが異なることに相当する。

これによって、他の物品２５１との距離を十分に確保した位置に搬送対象の物品２５１が挿入され、その後、他の物品２５１との距離が縮小することとなる。このため、挿入時に物品２５１に損傷を与えず、かつ、挿入後に箱の容積の利用効率を高めることができる。

また、第３の工程において、マニピュレータは、第２の搬送対象物の底面が、第１の搬送対象物の底面より高く、かつ、第１の搬送対象物の上面より低い位置にあるように、第２の搬送対象物を移動させる。これは、図５及び図１２に示す物品２５１ｐに対する物品２５１ｉの位置に相当する。

これによって、搬送対象の物品２５１を底面に接触させることなく、隣接する物品２５１に接触させて、当該隣接する物品２５１を移動させることができる。

また、第１の工程において、第１の搬送対象物は壁面と接触しない位置に置かれる。

これによって、物品２５１が壁面に衝突して損傷することが避けられる。

また、第２の工程が終了した時点で、第１の搬送対象物は、搬送先の壁面と、第２の搬送対象物との間に置かれており、第３の工程において、マニピュレータは、第２の搬送対象物を、第１の搬送対象物に接触した後に、壁面の方向に移動させることによって、第１の搬送対象物を壁面の方向に移動させてもよい。これは、図９（ａ）～図９（ｄ）に示すように、物品２５１ｍが物品２５１ｊに接触してそれを壁面の方向に移動させること、及び、図１５（ａ）～図１５（ｃ）に示すように、物品２５１ｊが物品２５１ｉに接触してそれを壁面の方向に移動させることに相当する。

これによって、先に置かれた物品２５１と壁面との距離が縮小するため、箱の容積の利用効率が向上する。

また、第３の工程において第１の搬送対象物が壁面の方向に移動する距離は、第１の工程において置かれた第１の搬送対象物と壁面との距離より小さい。このとき、ロボットシステムは、搬送先の壁面の位置の認識誤差（その最大値は、例えば図２８の仕分箱ｘ方向位置認識最大誤差２８０４及び仕分箱ｙ方向位置認識最大誤差２８０５）、搬送先の壁面の姿勢の認識誤差（その最大値は、例えば仕分箱姿勢認識最大誤差２８０６）、搬送対象物の位置の認識誤差（その最大値は、例えば物品位置認識最大誤差２８０１）、及び、搬送対象物の姿勢の認識誤差（その最大値は、例えば物品姿勢認識最大誤差２８０２）のうちの少なくとも一つを考慮して設計され、考慮した認識誤差の最大値を保持し、考慮した認識誤差のいずれも最大であっても、壁面に接触しないように、第１の搬送対象物を置いてもよい。

つまり、搬送先の壁面の認識結果と搬送対象の認識結果から算出される「搬送先の壁面と搬送対象との相対位置関係」に対し、そのばらつきを考慮する、ということである。第１の工程では、これら上述したパラメータのうち１つ以上の情報に基づいて、そのばらつきの最大値を決定し、そのばらつきの最大値よりも大きく搬送先の壁面から離して第１の搬送対象物を設置する。そして、第３の工程では、そのばらつきの最大値の分だけ搬送先の壁面の方向に移動させる。

これは、例えば、図９（ａ）に示した移動前の物品２５１ｊから壁面までの距離がｅ＋ΔＤであるのに対して、図９（ｃ）における物品２５１ｊの移動量がΔＤであること、及び、図１５（ａ）に示した移動前の物品２５１ｉから壁面までの距離がｅ＋２ΔＰであるのに対して、図１５（ｃ）における物品２５１ｉの移動量が２ΔＰであることに相当する。

これらの考慮すべき認識誤差の最大値は、このロボットシステムを稼働する前に予め定めておくパラメータである。搬送先の壁面の位置の認識誤差の最大値（例えば、図２８の仕分箱ｘ方向位置認識最大誤差２８０４及び仕分箱ｙ方向位置認識最大誤差２８０５）と搬送先の壁面の姿勢の認識誤差の最大値（例えば、仕分箱姿勢認識最大誤差２８０６）については、以下の方法で同定する。まず、設計図面に基づき仕分箱１０５をロボット１０１前の停止位置に手作業で正確に設置し、ロボット１０１の仕分箱認識センサ２０５と箱認識部３６４を動作させて仕分箱１０５の位置姿勢を認識させる。その認識結果と設計図面とのずれを認識誤差とし、この仕分箱１０５の設置と認識を複数回繰り返し、最も大きかった認識誤差を認識誤差の最大値としてロボット１０１に設定する。同様に、搬送対象物の位置の認識誤差の最大値（例えば、物品位置認識最大誤差２８０１）と搬送対象物の姿勢の認識誤差の最大値（例えば、物品姿勢認識最大誤差２８０２）については、以下の方法で同定する。まず、設計図面に基づき格納箱１０３をロボット１０１前の停止位置に手作業で正確に設置し、格納箱１０３内に物品２５１を手作業で設置し、格納箱１０３と物品２５１との相対位置姿勢関係を定規や分度器で正確に測定した上で、ロボット１０１のアーム２０１と物品認識センサ２０２と物品認識部３６５を動作させて物品２５１の位置姿勢を認識させる。その認識結果と、設計図面及び格納箱１０３と物品２５１との相対位置姿勢関係から求めた物品２５１の位置姿勢とのずれを認識誤差とし、この物品２５１の設置と測定と認識を複数回繰り返し、最も大きかった認識誤差を認識誤差の最大値としてロボット１０１に設定する。

第１の搬送対象物と接触しない位置とは、特定されたロボットシステムの認識誤差の範囲外を、第２の搬送対象物が第１の搬送対象物に接触しない位置として用いることということである。つまり、第２の搬送対象はロボットシステムが認識誤差として設定した第１の搬送対象物から所定の距離を有するエリアには挿入されず、そのエリア外の領域に挿入される。これにより、当該工程において、搬送対象物同士の接触を防止できるため、箱詰め作業の成功率を高めることができる。

また、これによって、物品２５１が壁面に衝突して損傷することが避けられる。

また、マニピュレータは、搬送対象物を把持する把持部（例えば指型ハンド２０３ａ、吸着ハンド２０３ｂ又は２連吸着ハンド２０３ｃ）を有し、把持部は、搬送対象物を挟むことによって搬送対象物を把持する複数の指（例えば指２０９）を有してもよい。あるいは、把持部は、搬送対象物を吸着することによって搬送対象物を把持する吸着部（例えば吸着パッド２１０ａ、２１０ｂ又は２１０ｃ）を有してもよい。

これによって、多様な形状の物体を対象とした仕分け作業に本発明を適用することができる。

また、把持部（例えば２連吸着ハンド２０３ｃ）は、二つの吸着部（例えば吸着パッド２１０ｂ及び２１０ｃ）を有し、第２の工程において、第１の吸着部（例えば吸着パッド２１０ｂ）が第２の搬送対象物（例えば物品２５１ｇ）を吸着し、マニピュレータが第３の搬送対象物（例えば物品２５１ｈ）に向かって移動し、第２の搬送対象物と第３の搬送対象物が接触し第３の搬送対象物が第２の搬送対象物に対応する姿勢となった後、第２の吸着部（例えば吸着パッド２１０ｃ）が第３の搬送対象物を吸着し、第３の工程において、マニピュレータは、第２の搬送対象物または第３の搬送対象物を第１の搬送対象物に接触させながら移動させてもよい。

あるいは、本発明の実施例のロボットシステムは、底面と、底面に接続された壁面と、を有する搬送先に搬送対象物を搬送するマニピュレータを有し、マニピュレータは、搬送対象物を吸着することによって搬送対象物を把持する吸着部（例えば吸着パッド２１０ｂ及び２１０ｃ）を少なくとも二つ有しており、第１の吸着部は、第１の搬送対象物（例えば物品２５１ｇ）を把持し、把持された前記第１の搬送対象物を第２の搬送対象物（例えば物品２５１ｈ）の方向へ搬送し、第１の吸着部は第１の搬送対象物を第２の搬送対象物へ接触させることにより第１の搬送対象物と第２の搬送対象物とが対応する姿勢（例えば図１８（ｆ）に示す姿勢）となった後に、第２の吸着部は第２の搬送対象物を吸着してもよい。

これによって、二つの物品２５１が同時に搬送されるため、ピッキングの効率が向上するとともに、当該二つの物品２５１の間の隙間を埋めた状態で箱に入れることができるため、箱の容積の利用効率が向上する。隙間を埋めるとは、物品間の隙間を小さくすることや密着させることを意味する。

また、ロボットシステムは、搬送対象物の位置の認識誤差の最大値（例えば図２８の物品位置認識最大誤差２８０１）、及び、搬送対象物の姿勢の認識誤差の最大値（例えば物品姿勢認識最大誤差２８０２）を保持し、第２の工程において、第１の搬送対象物と接触しない位置は、第１の搬送対象物の位置の認識誤差、第１の搬送対象物の姿勢の認識誤差、第２の搬送対象物の位置の認識誤差及び第２の搬送対象物の姿勢の認識誤差がいずれも最大であっても、第２の搬送対象物が第１の搬送対象物に接触しない位置（例えば、図９（ａ）の物品２５１ｍの位置、又は、図１５（ａ）の物品２５１ｊの位置）である。

これによって、新たに搬送された物品２５１が既に置かれている物品２５１と衝突して損傷することが避けられる。

あるいは、本発明の実施例のロボットシステムは、搬送先に対して搬送対象物を搬送するマニピュレータを有し、既に第１の搬送対象物が前記搬送先に置かれている場合に、前記マニピュレータは、第２の搬送対象物を把持して、第２の搬送対象物を第１の搬送対象物に接触するまで移動させた後、さらに移動させることによって、前記第１の搬送対象物を移動させてもよい。これは、例えば、図９（ａ）に示す状態から図９（ｃ）に示す状態に至る工程、又は、図１５（ａ）に示す状態から図１５（ｃ）に示す状態に至る工程に相当する。

これによって、異なる形状の複数の物品を箱に格納する際に、物品間の隙間をより小さくすることで箱内の収容効率を向上させることができる。

また、第１の搬送対象物に接触するまでの第２の搬送対象物の移動は、第１の搬送対象物に接触しない目標位置までの第１の移動（例えば挿入のための移動）と、目標位置から第１の搬送対象物に接触するまでの第２の移動（例えばずらし移動）と、を含む。さらに、このとき、第１の移動の方向と、第２の移動の方向とが異なってもよい。

これによって、他の物品２５１との距離を十分に確保した位置に搬送対象の物品２５１が挿入され、その後、他の物品２５１との距離が縮小することとなる。このため、挿入時に物品２５１に損傷を与えず、かつ、挿入後に箱の容積の利用効率を高めることができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によってハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによってソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、不揮発性半導体メモリ、ハードディスクドライブ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶デバイス、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の計算機読み取り可能な非一時的データ記憶媒体に格納することができる。

また、制御線及び情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線及び情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１０１ ロボット
１０２ 格納箱搬送コンベア
１０３ 格納箱
１０４ 仕分箱搬送コンベア
１０５ 仕分箱
１０６ 作業員
１０７ 指示端末
１０８ 自動ラック
１０９ 全体管理コンピュータ
１１０ 上位システム
２０１ アーム
２０２ 物品認識センサ
２０３ ハンド
２０３ａ 指型ハンド
２０３ｂ 吸着ハンド
２０３ｃ ２連吸着ハンド
２０４ 格納箱認識センサ
２０５ 仕分箱認識センサ
２０９ 指
２１０ 吸着パッド

Claims (13)

1. 底面と、前記底面に接続された壁面と、を有する搬送先に搬送対象物を搬送するマニピュレータを有するロボットシステムであって、
   前記マニピュレータが、第１の搬送対象物を、前記搬送先の底面上の、第２の搬送対象物の底面の全体を挿入可能な空間に隣接する位置に置く第１の工程と、
   前記マニピュレータが、前記第２の搬送対象物を、前記搬送先の底面上の、前記第１の搬送対象物と接触しない位置であって、前記第２の搬送対象物の底面の全体が前記第１の搬送対象物の底面より高く、前記第１の搬送対象物の上面より低い位置にあって、かつ、前記マニピュレータの把持部が前記第１の搬送対象物の上面より高い位置にある高さ条件を満たすように移動させる第２の工程と、
   前記マニピュレータが、前記第２の搬送対象物を、前記高さ条件を満たしつつ、前記第２の工程が終了した位置から前記第１の搬送対象物に向けて少なくとも水平方向の成分を含むように移動させ、当該第２の搬送対象物の前記把持部より下の部分が前記第１の搬送対象物に接触した後にさらに移動させることによって、前記第１の搬送対象物を移動させる第３の工程と、を実行することを特徴とす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であって、
   前記第３の工程において、前記マニピュレータは、前記第２の搬送対象物を前記第１の搬送対象物に接触した後にさらに移動させることによって、前記第１の搬送対象物の姿勢を変更することを特徴とするロボットシステム。
3. 請求項１に記載のロボットシステムであって、
   前記第２の工程における前記第２の搬送対象物の移動方向と、前記第３の工程における前記第２の搬送対象物の移動方向と、が異なることを特徴とするロボットシステム。
4. 請求項１に記載のロボットシステムであって、
   前記第１の工程において、前記第１の搬送対象物は前記壁面と接触しない位置に置かれることを特徴とするロボットシステム。
5. 請求項１に記載のロボットシステムであって、
   前記第２の工程が終了した時点で、前記第１の搬送対象物は、前記搬送先の壁面と、前記第２の搬送対象物との間に置かれており、
   前記第３の工程において、前記マニピュレータは、前記第２の搬送対象物を、前記第１の搬送対象物に接触した後に、前記壁面の方向に移動させることによって、前記第１の搬送対象物を前記壁面の方向に移動させることを特徴とするロボットシステム。
6. 請求項５に記載のロボットシステムであって、
   前記第３の工程において前記第１の搬送対象物が前記壁面の方向に移動する距離は、前記第１の工程において置かれた前記第１の搬送対象物と前記壁面との距離より小さいことを特徴とするロボットシステム。
7. 請求項６に記載のロボットシステムであって、
   前記搬送先の壁面の位置の認識誤差、前記搬送対象物の位置の認識誤差、及び、前記搬送対象物の姿勢の認識誤差のうちの少なくともいずれか一つを考慮し、
   全ての前記考慮した認識誤差の最大値を保持し、
   前記第１の工程において、前記マニピュレータは、全ての前記考慮した認識誤差がいずれも最大であっても、前記壁面に接触しないように、前記第１の搬送対象物を置くことを特徴とするロボットシステム。
8. 請求項１に記載のロボットシステムであって、
   前記マニピュレータは、前記搬送対象物を把持する把持部を有し、
   前記把持部は、前記搬送対象物を挟むことによって前記搬送対象物を把持する複数の指を有することを特徴とするロボットシステム。
9. 請求項１に記載のロボットシステムであって、
   前記マニピュレータは、前記搬送対象物を把持する把持部を有し、
   前記把持部は、前記搬送対象物を吸着することによって前記搬送対象物を把持する吸着部を有することを特徴とするロボットシステム。
10. 底面と、前記底面に接続された壁面と、を有する搬送先に搬送対象物を搬送するマニピュレータを有するロボットシステムであって、
    前記マニピュレータが、第１の搬送対象物を前記搬送先の底面に置く第１の工程と、
    前記マニピュレータが、第２の搬送対象物を、前記搬送先の底面上の、前記第１の搬送対象物と接触しない位置に搬送する第２の工程と、
    前記マニピュレータが、前記第２の搬送対象物を、前記第１の搬送対象物と接触しない位置から前記第１の搬送対象物の方向に移動させ、前記第１の搬送対象物に接触した後にさらに移動させることによって、前記第１の搬送対象物を移動させる第３の工程と、を実行し、
    前記マニピュレータは、前記搬送対象物を把持する把持部を有し、
    前記把持部は、前記搬送対象物を吸着することによって前記搬送対象物を把持する二つの吸着部を有し、
    前記第２の工程において、第１の吸着部が前記第２の搬送対象物を吸着し、前記マニピュレータが第３の搬送対象物に向かって移動し、前記第２の搬送対象物と前記第３の搬送対象物が接触し前記第３の搬送対象物が前記第２の搬送対象物に対応する姿勢となった後、第２の吸着部が前記第３の搬送対象物を吸着し、
    前記第３の工程において、前記マニピュレータは、前記第２の搬送対象物または前記第３の搬送対象物を前記第１の搬送対象物に接触させながら移動させることを特徴とするロボットシステム。
11. 請求項１に記載のロボットシステムであって、
    前記搬送対象物と前記搬送先との相対位置関係のばらつきの範囲を予め保持し、
    前記第２の工程において、前記第１の搬送対象物と接触しない位置とは、前記ばらつきの範囲外の位置であることを特徴とするロボットシステム。
12. 底面と、前記底面に接続された壁面と、を有する搬送先に搬送対象物を搬送するマニピュレータを有するロボットシステムであって、
    前記マニピュレータは、前記搬送対象物を吸着することによって前記搬送対象物を把持する吸着部を少なくとも二つ有しており、
    第１の吸着部は、第１の搬送対象物を把持し、
    把持された前記第１の搬送対象物を第２の搬送対象物の方向へ搬送し、
    前記第１の吸着部は、前記第１の搬送対象物を第２の搬送対象物へ接触させることにより前記第１の搬送対象物と前記第２の搬送対象物とが対応する姿勢となった後に、第２の吸着部は前記第２の搬送対象物を吸着することを特徴とするロボットシステム。
13. 底面と、前記底面に接続された壁面と、を有する搬送先に搬送対象物を搬送するマニピュレータを有するロボットシステムの制御方法であって、
    前記マニピュレータが、第１の搬送対象物を、前記搬送先の底面上の、第２の搬送対象物の底面の全体を挿入可能な空間に隣接する位置に置く第１の手順と、
    前記マニピュレータが、前記第２の搬送対象物を、前記搬送先の底面上の、前記第１の搬送対象物と接触しない位置であって、前記第２の搬送対象物の底面の全体が前記第１の搬送対象物の底面より高く、前記第１の搬送対象物の上面より低い位置にあって、かつ、前記マニピュレータの把持部が前記第１の搬送対象物の上面より高い位置にある高さ条件を満たすように移動させる第２の手順と、
    前記マニピュレータが、前記第２の搬送対象物を、前記高さ条件を満たしつつ、前記第２の手順が終了した位置から前記第１の搬送対象物に向けて少なくとも水平方向の成分を含むように移動させ、当該第２の搬送対象物の前記把持部より下の部分が前記第１の搬送対象物に接触した後にさらに移動させることによって、前記第１の搬送対象物を移動させる第３の手順と、を含むことを特徴とするロボットシステムの制御方法。

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