传感器体以及吸附装置的制作方法

1.本发明涉及传感器体以及吸附装置。


背景技术：

2.作为现有技术，已知有具备由多个臂构件构成的机械臂的作业用机器人。例如，在专利文献1中公开有一种机器人手(机械臂)，其被用于搬运被搬运物的搬运机器人，用来保持被搬运物，该机器人手具备：手主体；多个波纹管型吸附垫，设于手主体，能够通过弹力朝向轴心方向伸缩，利用真空压力吸附被搬运物；以及轴长传感器，测定吸附状态下的各波纹管型吸附垫的轴长。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本公开专利公报“日本特开2011
‑
107011号”

技术实现要素：

6.发明所要解决的技术问题
7.在上述那样的现有技术中，机器人手的轴长传感器检测被搬运物而并未检测吸附垫的变形量，有可能无法高精度地判定吸附垫是否处于能够吸附被搬运物的状态。
8.本发明的一个方面就是鉴于这样的实际情况而完成的，其目的在于提供一种能够安装于吸附装置、且能够测定吸附垫等吸附部的变形量的传感器。
9.用于解决技术问题的方案
10.本发明为了解决上述课题，采用以下的结构。
11.即，本公开的一个方面所涉及的传感器体能够安装于吸附装置，所述吸附装置具有：吸附部，通过负压来吸附对象物；以及轴，支承所述吸附部，且具有通气路，所述传感器体具备：主体部，形成有供所述吸附装置的所述轴通过的空间部；一个以上的第一接近传感器，配置于所述主体部，检测因所述负压而变形的所述吸附部；以及安装件，具有固定于所述轴的固定部和支承所述主体部的支承部。
12.根据上述结构，能够在支承吸附部且具有通气路的吸附装置的轴上安装传感器体，能够将第一接近传感器配置于吸附部上。另外，能够容易地变更第一接近传感器与吸附部的距离，第一接近传感器的设置位置的自由度较高。另外，能够通过第一接近传感器来测定吸附部的变形量。
13.在所述一方面所涉及的传感器体中，也可以是，所述支承部从所述固定部朝向所述吸附部延伸。
14.根据所述结构，能够使第一接近传感器更接近吸附部而设置于吸附部的上部，易于计测吸附部的变形量。另外，通过使第一接近传感器接近吸附部，使得s/n比(信噪比)提高。
15.在所述一方面所涉及的传感器体中，也可以是，所述主体部通过所述支承部而配
置于比所述固定部更靠所述吸附部侧的位置。
16.根据上述结构，在轴上设有配管的情况下，固定部能够在配管的上侧安装。而且，能够使第一接近传感器接近吸附部，易于计测吸附部的变形量。另外，通过使第一接近传感器接近吸附部，使得s/n比(信噪比)提高。
17.在所述一方面所涉及的传感器体中，也可以是，多个所述第一接近传感器沿所述轴的圆周方向配置于所述主体部。
18.根据所述结构，能够消除第一接近传感器的死角。
19.在所述一方面所涉及的传感器体中，也可以是，一个以上的所述第一接近传感器以覆盖所述吸附部的方式配置成圆形。
20.根据所述结构，能够根据主体部的大小来选择恰当的接近传感器。
21.在所述一方面所涉及的传感器体中，也可以是，多个所述第一接近传感器相对于所述轴沿半径方向配置于所述主体部。
22.根据上述结构，能够以用更高的分辨率观察吸附部的方式获取吸附部的变形的详细情况，能够高精度地计测变形的状态。
23.在所述一方面的传感器体中，也可以是，所述传感器体具备一个以上的第三接近传感器，所述第三接近传感器在所述主体部中相对于所述轴配置于比所述第一接近传感器更靠半径方向外侧的位置且检测所述对象物。
24.根据上述结构，除了吸附部的位移量以外，还能够计测被吸附的对象物的状态。由此，能够提高检测精度，能够加快吸附装置的动作速度。
25.在所述一方面所涉及的传感器体中，也可以是，所述传感器体具有一个以上的第二接近传感器，所述第二接近传感器配置于所述主体部的侧面且检测接近所述主体部的侧面的物体。
26.根据上述结构，能够计测传感器体的侧面的状态，例如，能够防止与接近吸附装置的物体的碰撞。
27.在所述一方面所涉及的传感器体中，也可以是，多个所述第二接近传感器沿所述轴的圆周方向配置于所述主体部的侧面。
28.根据上述结构，能够高精度地计测传感器体的侧面的状态，例如，能够防止与从多个方向接近吸附装置的物体的碰撞。
29.另外，本公开的一方面所涉及的吸附装置具备：所述传感器体；吸附部，通过负压来吸附对象物；以及轴，支承所述吸附部，且具有通气路。
30.根据上述结构，能够将传感器体安装于支承吸附部且具有通气路的轴，能够将第一接近传感器配置于吸附部上。另外，能够容易地变更第一接近传感器与吸附部的距离，第一接近传感器的设置位置的自由度较高。另外，能够通过第一接近传感器来测定吸附部的变形量。
31.在所述一方面所涉及的吸附装置中，也可以是，所述吸附部在进行位移的部位包括导电构件，一个以上的所述第一接近传感器是电容式传感器或者电磁感应式传感器。
32.根据上述结构，无论对象物的介电常数、磁导率等对象物的物性如何，都能够高精度地检测吸附部与对象物的接触、吸附部的变形量。
33.在所述一方面所涉及的吸附装置中，也可以是，所述吸附部接地。
34.根据上述结构，吸附部的静电电容变大，吸附部的电位稳定，从而能够降低干扰的影响，因此检测的精度变好。
35.发明效果
36.根据本发明的一个方式，能够提供一种能够安装于吸附装置且能够测定吸附部的变形量的传感器体。
附图说明
37.图1是表示本实施方式所涉及的吸附装置的结构的一个例子的图。
38.图2是表示图1的a
‑
a线向视剖视图的一个例子的图。
39.图3是表示本实施方式所涉及的传感器体的结构的一个例子的图。
40.图4是表示本实施方式所涉及的传感器体的结构的一个例子的局部放大图。
41.图5是表示吸附装置与被吸附的对象物的位置关系的变化的图。
42.图6是表示与介电常数较低的对象物的检测相关的、基于本实施方式所涉及的传感器体的电容值的测定结果的一个例子的图。
43.图7是表示实施方式所涉及的移动吸附装置的硬件结构的一个例子的示意图。
44.图8是说明在本发明的一个方式中使用的吸附垫的变形量的定义的图。
45.图9是说明在本发明的一个方式中使用的吸附垫的变形量的其他定义的图。
46.图10是说明本发明的一实施方式中的吸附垫的姿态控制的图。
47.图11是表示本发明的一实施方式中的吸附装置的动作的流程图。
48.图12是表示本发明的其他实施方式中的吸附装置的动作的流程图。
49.图13是表示本发明的另一实施方式中的吸附装置的动作的流程图。
50.图14是表示本实施方式所涉及的吸附装置的变形例1的结构的一个例子的图。
51.图15是表示本实施方式所涉及的吸附装置的变形例2的概略结构的一个例子的框图。
52.图16是表示本实施方式所涉及的吸附装置的变形例2的处理流程的一个例子的流程图。
53.图17是表示本实施方式所涉及的吸附装置的变形例2的处理流程的一个例子的示意图。
具体实施方式
54.基于附图对本发明的一方面所涉及的实施方式(以下，也表述为“本实施方式”)进行说明。
55.§
1应用例
56.首先，使用图1对应用本发明的场景的一个例子进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的吸附装置1的结构的一个例子的图。吸附装置1能够用作搬运对象物的移动机器人。
57.如图1所示，吸附装置1具备：传感器体101；吸附部112，通过负压来吸附对象物；轴133，支承吸附部112且具有通气路；以及管134，与通气路连接。作为吸附部112，列举有通过负压吸附于对象物而把持对象物的吸附垫等。
58.传感器体101是能够安装于吸附装置1的传感器体，具备主体部102、一个以上的第一接近传感器114以及安装件104。主体部102形成有供轴133通过的空间部。第一接近传感器114配置于主体部102，检测因负压而变形的吸附部112。安装件104具有相对于轴133进行固定的固定部141和支承主体部102的支承部142。
59.第一接近传感器114可以是能够进行近距离的测距的传感器，也可以是能够对恒定距离进行测距的传感器。另外，作为第一接近传感器114的检测方式，例如列举有电容式、光学式、电磁感应式、声波式或者超声波式等音响式等。另外，作为电容式传感器，列举有自电容式传感器以及互电容式传感器等。传感器体所具备的一个以上的第一接近传感器可以是相同的种类，也可以是不同的种类。
60.能够将传感器体101安装于支承吸附部112且具有通气路的吸附装置1的轴133，能够使第一接近传感器114配置于吸附部112上。第一接近传感器114测定因负压而变形的吸附部112的变形量。通过测定变形量，能够高精度地判定吸附部112是否处于能够吸附对象物(工件)61的状态。另外，无需在每次将传感器体101安装于吸附装置1时对吸附装置1的末端执行器进行设计变更。
61.§
2结构例
62.＜吸附装置＞
63.以下，基于图1对本发明的实施方式所涉及的吸附装置1的结构进行详细说明。图1示例了吸附装置1的结构的一个例子。图2在图1的a
‑
a线向视剖视图中示例了传感器体101的一个例子。
64.在图1的例子中，吸附装置1具备传感器体101、吸附部(吸附垫)112以及轴(shaft)133。在轴133中具有用于吸引空气的通气路。通气路与吸附部112和管134连接。轴133和产生负压的真空泵也可以经由管134连接。在吸附装置1中，吸附部112也可以接地(ground)。
65.由于在轴133的一端侧配置有吸附部112，因此在轴133上安装传感器体101的位置例如优选为轴133的另一端侧。另一方面，为了高精度地检测吸附部112的变形，主体部102例如优选配置于靠近吸附部112的位置。
66.安装件104的支承部142从固定部141朝向吸附部112延伸。主体部102通过支承部142配置于比固定部141更靠吸附部112侧的位置。由此，能够将安装件104固定于轴133的另一端侧(与吸附部112相反的一侧)，且将传感器体101配置于靠近吸附部112的位置。
67.＜传感器体＞
68.在图1的例子中，传感器体101具备主体部102、一个以上的第一接近传感器114以及安装件104。
69.在主体部102形成有供吸附装置1的轴133通过的空间部105(未图示)。空间部105可以是孔，也可以是切口。主体部102例如不与轴133接触。主体部102的形状既可以是圆形，也可以是四边形，还可以是椭圆形。空间部105的形状既可以是圆形，也可以是四边形，还可以是椭圆形。主体部102与plc(可编程逻辑控制器)等控制器也可以经由传感器布线151连接。
70.在图2的(a)的例子中，第一接近传感器114沿空间部105(轴133)的圆周方向配置于主体部102。在图2的(b)的例子中，多个第一接近传感器114沿空间部105(轴133)的圆周方向配置于主体部102。在图2的(c)的例子中，多个第一接近传感器114相对于空间部105
(轴133)沿圆周方向以及半径方向配置于主体部102。在图2的(d)的例子中，在空间部105为四边形且外形为四边形的主体部102配置有第一接近传感器114。在图2的(e)的例子中，在空间部105为圆形且外形为四边形的主体部102配置有第一接近传感器114。在图2的(f)的例子中，在空间部105为圆形的、四边形的主体部102配置有第一接近传感器114。在图2的(g)的例子中，在空间部105为椭圆形的、椭圆形的主体部102配置有第一接近传感器114。在图2的(h)的例子中，沿空间部105(轴133)的圆周方向，作为传感器芯片的多个第一接近传感器114配置于主体部102。
71.图3示例了传感器体101的结构的一个例子。在图3的(a)的例子中，传感器体101具备图2的(a)的例子的主体部102。通过主体部102所具备的第一接近传感器114，能够计测吸附部112的位移量。另外，第一接近传感器114配置于吸附部112上。在图3的(b)的例子中，传感器体101具备图2的(c)的例子的主体部102。多个第一接近传感器114相对于轴133沿半径方向配置于主体部102。由此，传感器体101能够单独地检测吸附部112的半径方向上的多个位置的位移。在图3的(c)的例子中，传感器体101具备图2的(c)的例子的主体部102。在主体部102中具备相对于轴133配置于比第一接近传感器114更靠半径方向外侧的位置、且用来检测对象物的一个以上的第三接近传感器(第一接近传感器114)。由于主体部102具备第三接近传感器，因此除了能够利用第一接近传感器114来计测吸附部112的位移量以外，还能够通过第三接近传感器(第一接近传感器114)来计测被吸附的对象物的状态。由此，能够提高检测精度，能够加快吸附装置的动作速度。图3的(d)的例子表示将图3的(c)中的吸附部112更换为更大的其他吸附部112的结构。由于传感器体101具备沿半径方向排列的多个第一接近传感器114，因此传感器体101能够针对多个大小的吸附部112检测吸附部112(的外侧端部)的变形。另外，若传感器体101具备图2的(c)的例子的主体部102，则多个第一接近传感器114以覆盖吸附部112的方式配置成圆形。根据该结构，能够根据主体部的大小来选择恰当的接近传感器。
72.图4是示例传感器体101的结构的一个例子的图。在图4中，省略了安装件104的图示。在图4的例子中，第一接近传感器114沿轴133的圆周方向(沿空间部105)设于主体部102的中心附近。另外，第二接近传感器116也可以至少配置于一个主体部102的侧面。该侧面表示相对于轴133位于半径方向的面。第二接近传感器116在传感器体101的侧方(半径方向)具有检测范围，检测接近传感器体101的侧面的物体。由此，例如，能够防止与接近吸附装置1的物体的碰撞。另外，第二接近传感器116也可以沿轴133的圆周方向配置多个。通过沿轴133的圆周方向配置多个第二接近传感器116，能够扩大传感器体101能够检测周围的物体的范围。
73.图5是表示吸附装置与被吸附的对象物61的位置关系的变化的图。在图5中，省略了安装件104的图示。将吸附部112(垫)与对象物61(工件)接触的位置处的压入量设为0。压入量表示从所接触的位置将吸附部112相对于对象物61进一步压入的距离。
74.图6示例了与介电常数较低的对象物61的检测相关的、基于传感器体101的电容值的测定结果的一个例子。介电常数较低的对象物的例子是塑料制的对象物。在图6的例子中，纵轴表示电容值(pf)。另外，横轴表示吸附部112(垫)与对象物(工件)的距离(mm)，在吸附部112与对象物的距离为0mm时，表示吸附部112与工件接触。在吸附部112与对象物的距离为负值时，表示吸附部112相对于对象物61被压入，吸附部112处于变形的状态。在此，第
一接近传感器是电容式的传感器。随着吸附部112从分离的位置接近对象物61，第一接近传感器所检测的电容值上升。
75.对吸附部112是在发生变形的部位包括导电构件的导电性垫的情况进行说明。若吸附部112与对象物接触，进而吸附部112相对于对象物被压入，则由第一接近传感器114检测的静电电容急剧增加。其理由在于，通过压入，主体部102与发生了变形的吸附部112的距离减少。即，其理由在于，第一接近传感器114与吸附部112的导电构件相互接近。由此，若吸附部112在发生位移的部位包括导电构件，且第一接近传感器114的至少一个为电容式传感器，则无论对象物(工件)的介电常数如何，都能够高精度地检测吸附部112与对象物的接触、吸附部112的变形量。
76.另一方面，对吸附部112是非导电性垫的情况进行说明。即使吸附部112与对象物接触且吸附部112被压入对象物，由第一接近传感器114检测的静电电容也不会急剧地变化。在吸附部112为非导电性垫的情况下，基于吸附部112的影响比较小。吸附部112与对象物接触后电容值稍微增加的原因主要取决于对象物的静电电容。
77.因而，若吸附部112是导电性垫，则无论对象物的介电常数如何，均可精度良好地检测吸附部112的变形量。由此，吸附装置的控制装置(未图示)能够判定吸附部112是否被恰当地按压于对象物61(是否能够以正确的姿态吸附)。
78.＜移动吸附装置＞
79.接下来，使用图7的(a)以及(b)，对具备本实施方式所涉及的吸附装置的移动吸附装置100的硬件结构的一个例子进行说明。
80.图7是示意性地示例本实施方式所涉及的移动吸附装置100的结构的一个例子的框图。在图7的例子中，本实施方式所涉及的移动吸附装置100具有吸附装置1、搬运部2以及蓄电池3。
81.＜吸附装置＞
82.吸附装置1具备机械臂11、真空泵12以及动作控制部(机械手控制部)13。
83.〔机械臂〕
84.在图7的例子中，机械臂11具备机械手部111、吸附垫112、变形信息获取部(机械手速度减法指令值计算部)113以及动作控制部。
85.(机械手部)
86.机械手部111基于动作控制部13的控制，连同机械臂11中的吸附垫112一起进行驱动。机械手部111例如具有一个或者多个关节。
87.(吸附垫)
88.吸附垫112在通过机械手部111的驱动而位于作业位置的情况下，通过利用与真空泵12的驱动量相应的负压来吸附对象物来进行对象物的把持动作。
89.(变形信息获取部)
90.变形信息获取部113获取吸附垫112的变形的信息。例如，变形信息获取部113从第一接近传感器114获取表示吸附垫112的变形量的数据，确定吸附垫112的变形量。关于变形量的具体例见后述。
91.变形信息获取部113将吸附垫112的变形量、变形速度或者变形加速度等变形数据向机械手控制部13以及负压控制部21输出。
92.(异常判定部)
93.也可以是，只要从吸附垫112停止吸附(吸引)对象物并与对象物分离开始经过规定期间后的吸附垫112的变形量为规定量以上，则异常判定部115判定为对象物贴附于吸附垫112。换言之，也可以是，只要从吸附垫112与对象物之间的空间不再为真空状态开始(从真空破坏开始)经过规定期间后的吸附垫112的变形量为规定量以上，则异常判定部115判定为对象物贴附于吸附垫112。
94.在该情况下，异常判定部115能够发出警报、或者使吸附垫112进行使对象物掉落的动作(放置动作)。由此，能够防止在真空破坏后对象物仍保持贴附于吸附垫112而不分离所导致的放置失败。
95.〔真空泵〕
96.真空泵12产生与驱动量相应的负压，并向吸附垫112提供该负压。在此，对移动吸附装置100中的吸附装置1具备真空泵12的例子进行说明。但是，在本实施方式中，移动吸附装置100中的吸附装置1也可以不具备真空泵12，例如，也可以在吸附装置1以及移动吸附装置100的外部具有真空泵12。由此，通过由负压控制部21控制真空泵12的驱动量，也能够起到与上述例子同样的效果。
97.〔动作控制部〕
98.动作控制部13包括cpu(central processing unit)、ram(random access memory)或者rom(read only memory)等，根据信息处理进行控制。另外，机械手控制部13基于从负压控制部21输出的机械手控制信号来控制机械臂11中的机械手部111。由此，机械手控制部13经由机械手部111使吸附垫112移动。具体而言，机械手控制部13驱动机械手部111，以使机械臂11中的吸附垫112位于能够吸附对象物的作业位置。另外，机械手控制部13也可以在吸附垫112位于作业位置之后，使机械手部111动作，以使吸附垫112相对于对象物的角度成为规定的角度。由此，能够将吸附垫112的位置微调到更理想的位置。另外，机械手控制部13在吸附垫112吸附了对象物之后，例如，驱动机械手部111，以使机械臂11中的吸附垫112位于在机械手控制部13的上部设置的规定的箱(未图示)的位置。
99.另外，机械手控制部13也可以基于吸附垫112中的多个部位的多个变形量，决定为了重新吸附对象物而使吸附垫112移动的方向。
100.在此，在基于吸附垫112的对象物的拾取动作(吸附动作)中，为了防止移动吸附装置100行进后的停止位置的偏差，移动吸附装置100通过2d视觉或者3d视觉等来计测对象物与移动吸附装置100的位置关系，吸附垫112进行对象物的拾取动作。在该情况下，因对象物与移动吸附装置100的位置关系的计测误差而有可能产生基于吸附垫112的对象物的拾取错误。
101.与此相对地，根据上述结构，即使在吸附垫112未紧贴于对象物的情况下，也能够使吸附垫112向重新吸附对象物的方向移动。其结果是，能够防止吸附垫112所引起的对象物的拾取错误。
102.另外，在吸附垫112的多个部位中的第一部位的变形量比第二部位的变形量大的情况下，机械手控制部13也可以为了重新吸附对象物而使吸附垫112向相对于第二部位而靠第一部位侧(与变形量较小的传感器的配置位置相反的一侧)移动。由此，能够理想地防止吸附垫112的吸附位置的偏移。其结果是，能够更理想地防止吸附垫112所引起的对象物
的拾取错误。
103.〔动作控制部〕
104.另外，动作控制部13还可以具备接触点确定部131。接触点确定部131基于所述吸附垫112的变形(变形量、变形速度或者变形加速度)来确定所述吸附垫112中的与所述对象物的接触点。另外，接触点确定部131在吸附垫112吸附了对象物的状态下，基于吸附垫112的变形(变形量、变形速度或者变形加速度)来确定所述对象物中的与配置对象面的接触点。根据上述结构，即使在对象物与移动吸附装置100的位置姿态关系中存在计测误差，通过动作控制部13使机械手部111进行以由接触点确定部131确定的接触点为支点使吸附部(吸附垫)112的姿态朝向吸附面侧倾斜的动作，也能够吸收计测误差。其结果是，能够更理想地防止吸附部112所引起的对象物的拾取错误。
105.〔搬运部〕
106.搬运部(无人搬运车)2具备负压控制部(控制信号输出部)21和无人搬运车22。
107.(负压控制部)
108.负压控制部21包括cpu(central processing unit)、ram(random access memory)或者rom(read only memory)等，根据信息处理来执行控制。负压控制部21例如由plc(programmable logic controller)或者微型计算机等构成。负压控制部21基于从变形信息获取部113中的一个以上的第一接近传感器114接收的输出信号、以及从无人搬运车22中的搬运控制部221接收的搬运状态信号，控制产生负压的真空泵12。
109.负压控制部21基于来自动作控制部13的信号来控制真空泵12的开启关闭。例如，在拾取对象物时，在根据吸附垫112的变形而判定为吸附垫112充分地进行了对象物的压入的情况下，负压控制部21开启真空泵。另外，在将对象物放置于台上的情况下，在动作控制部13判定为对象物的底面的整体与台的配置对象面接触的情况下，负压控制部21关闭真空泵。
110.另外，负压控制部21向机械手控制部13输出用于控制机械手部111的机械手控制信号。
111.另外，负压控制部21也可以具备将模拟信号作为真空泵12的控制信号输出的模拟信号输出部211。模拟信号输出部211也可以进行使模拟信号单调增加或者单调减少的控制。由此，能够使真空泵12的驱动量呈斜坡状变化，因此能够降低冲击电流。另外，能够降低消耗电力，使控制稳定化。
112.(无人搬运车)
113.在图7的例子中，无人搬运车22具备搬运控制部221。搬运控制部221通过控制无人搬运车22的搬运来控制移动吸附装置100的移动(搬运)。例如，搬运控制部221使移动吸附装置100移动至能够通过机械臂11把持对象物的作业位置。另外，在移动吸附装置100已经位于作业位置的情况下，搬运控制部221不使移动吸附装置100移动。另外，无人搬运车22将表示无人搬运车22的搬运状态的信号即搬运状态信号向负压控制部21发送。
114.〔蓄电池〕
115.蓄电池3通过向移动吸附装置100的各部、即吸附装置1以及搬运部2供给电力来控制移动吸附装置100的各部。
116.在上述例子中，移动吸附装置100构成为通过蓄电池3进行动作，但是在本实施方
式中并不局限于此。在本实施方式中，移动吸附装置100也可以构成为从移动吸附装置100的外部经由电源线供给电力。
117.〔控制器〕
118.控制器5具备：变形信息获取部113，获取吸附垫112的变形的信息；以及动作控制部13，根据吸附垫112的变形来控制吸附垫112的动作。即，动作控制部13根据吸附垫112的变形来变更吸附垫112的动作(移动方向、速度以及/或者倾斜)。
119.控制器5还具备获取与对象物相关的信息的对象物信息获取部14以及与配置对象物的台相关的配置信息获取部15。
120.此外，控制器5可以设于移动吸附装置100自身，也可以与移动吸附装置分开设置。例如，控制器5也可以构成为能够与移动吸附装置进行通信，并将控制移动吸附装置的控制信号向移动吸附装置发送。
121.§
3动作例
122.以下，对吸附装置1的各种动作例进行说明。
123.在进入具体的动作例的说明之前，对吸附垫112的变形量的定义进行说明。
124.(吸附垫112的变形量的定义)
125.使用图8以及图9，对吸附垫112的变形量的定义进行说明。
126.图8是说明在本发明的一个方式中使用的吸附垫的变形量的定义的图。首先，使用图8对吸附垫112的变形量的定义1进行说明。
127.如上所述，吸附垫112具有大致圆锥形的形状，成为下表面(吸附面)q开放的大致圆锥形的形状。在此，在吸附垫112中，将包括与对象物接触的圆形的端部的平面称为吸附面。在此，在与未变形的吸附垫的吸附面平行的相互正交的两个方向上取x轴、y轴，在未变形的吸附垫的吸附面的法线方向上取z轴。在吸附垫112的变形量的定义1中，利用绕x轴的旋转量mx以及绕y轴的旋转量my来表示吸附垫112中的吸附面的倾斜。在定义1中，以mx、my以及z轴方向上的压入量z表示吸附垫112的变形量。
128.图9是说明在本发明的一个方式中使用的吸附垫的变形量的定义的图。接着，使用图9对吸附垫112的变形量的定义2进行说明。
129.将连结未变形的吸附垫的吸附面的中心与变形时的吸附面的中心的矢量设为r。另外，将变形时的吸附面的单位法线矢量设为n。在定义2中，将矢量n朝向x轴的投影设为ex，将矢量n朝向y轴的投影设为ey，将矢量r朝向z轴的投影设为ez。换言之，在定义2中，将矢量n的x轴成分设为ex，将矢量n的y轴成分设为ey，将矢量r的z轴成分设为ez。在定义2中，用{ex，ey，ez}表示吸附垫112的变形量。
130.关于吸附垫112的变形量，在定义1和定义2中得到等价的信息量，但是在以下的说明中使用定义2。
131.以下，参照图11～图13，对由移动吸附装置100进行的工件w(被搬运物w、对象物61)的拾取以及放置等动作进行说明。
132.＜动作例1＞
133.图11是表示本发明的一实施方式中的移动吸附装置100的动作的流程图。首先，参照图11，对吸附垫112吸附工件w并进行拾取的情况下的动作例进行说明。
134.(步骤s10)
135.首先，在步骤s10中，动作控制部13使吸附垫112沿铅垂方向下降，从而使吸附垫112接近工件w。
136.(步骤s12)
137.接着，在步骤s12中，动作控制部13判定吸附垫112的至少一部分是否与工件w接触。在此，在吸附垫112与工件w接触的情况下，吸附垫112产生xy方向上的倾斜，由矢量(ex，ey)的绝对值表示的吸附垫112的倾斜量超过阈值ε1、或者z轴方向上的压入量ez超过阈值ε2，因此以下的式子成立。
138.|(ex，ey)|＞ε1或者ez＞ε2。
139.因此，更具体而言，在本步骤中，在上述式子成立的情况下，动作控制部13判定为吸附垫112与工件w接触，在除此以外的情况下，判定为吸附垫112未与工件w接触。
140.在动作控制部13判定为吸附垫112与工件w接触的情况下(在步骤s12中为“是”)，进入步骤s14。
141.在动作控制部13未判定为吸附垫112与工件w接触的情况下(在步骤s12中为“否”)，返回步骤s10，继续进行吸附垫112朝向工件w的接近。
142.(步骤s14)
143.接着，在步骤s14中，动作控制部13判定吸附垫112与工件w是否整体接触。在此，在吸附垫112与工件w整体接触的情况下，吸附垫112的倾斜被消除，因此以下的式子成立。
144.|(ex，ey)|<ε1。
145.因此，在本步骤中，在上述式子成立的情况下，动作控制部13判定为吸附垫112的吸附面与工件w整体接触，在除此以外的情况下，判定为吸附垫112的吸附面未与工件w整体接触。
146.在动作控制部13判定为吸附垫112的吸附面与工件w整体接触的情况下(在步骤s14中为“是”)，结束吸附垫112的倾斜的控制，向后述的压入量的控制转移。
147.在动作控制部13未判定为吸附垫112的吸附面与工件w整体接触的情况下(在步骤s14中为“否”)，进入步骤s16。
148.(步骤s16)
149.在步骤s16中，接触点确定部131基于吸附垫112的变形来确定吸附垫112与工件w的接触点的位置。
150.图10的(a)是吸附垫112的侧视图，(b)是吸附垫112的俯视图。在此，参照图10，对接触点确定部131所进行的确定吸附垫112与工件w的接触点的位置的处理进行说明。若将吸附垫112的倾斜(矢量n)投影到xy平面上所得的影像与x轴所成的角度设为θ，则根据以下的式子求出θ。
151.θ＝arctan(ey/ex)。
152.接触点确定部131根据θ来确定吸附垫112与工件w的接触点。
153.若确定了接触点，则进入步骤s18。
154.(步骤s18)
155.在步骤s18中，动作控制部13在维持所述确定出的接触点处的吸附垫112与工件w的接触的状态下，变更吸附垫112的倾斜。即，以使吸附垫112所具有的吸附面与工件w的被吸附面所成的角减少的方式变更吸附垫112的倾斜。在此，动作控制部13通过以下的处理，
一边维持接触点处的接触，一边变更吸附垫112的倾斜而求出使吸附面与工件w的被吸附面匹配的情况下的机械手部111的动作指令。
156.吸附垫112能够相对于机械臂装卸。动作控制部13计算用于控制吸附垫112的根部即搬运指尖的位置及角度(姿态)的指令速度(pv)以及指令角速度作为以下两个指令值的合成(简单和)。指令角速度是搬运指尖的角度的变化速度。
157.1.用于维持接触点处的吸附垫112与工件w的接触的指令速度pv(更具体而言为指令速度矢量)
158.pv＝(pvr
‑
gv
·
ez)h。
159.在此，pvr是吸附垫112的目标速度，gv是常数增益，ez是表示吸附垫112的倾斜的法线矢量r的z轴成分，h是指尖姿态的方向矢量。另外，“·”表示积。
160.2.以接触点为支点使吸附垫112旋转的指令速度(pv)以及指令角速度
161.将接触点作为扩展后的指尖，预先将接触点的位置姿态设为在步骤s18中，由于ex以及ey是微小的，因此设为使用图10中的垫设置位置偏置值(po)、垫半径(pr)、在步骤s16中求出的θ以及原来的指尖位置姿态如以下这样表示。
[0162][0163]
在此，pe是旋转中心，p0是吸附垫设置位置的偏置值(吸附垫112的吸附面的中心与搬运机指尖位置的距离)，pr是吸附垫112的半径。另外，fk是根据{p，φ}求出{pe，φe}的运动学函数。存在与fk相对应的逆运动学函数ik，并如以下这样表示。
[0164][0165]
当将以pe为旋转中心而赋予通过pe和吸附垫112的中心轴的平面上的旋转的指令设为时，动作控制部13使用上述ik或者从ik衍生的雅可比行列式来决定将该组作为指令速度以及指令角速度。
[0166]
如上所述，动作控制部13按照所求出的指令速度来变更吸附垫112的倾斜。然后，进入步骤s20。
[0167]
(步骤s20)
[0168]
在步骤s20中，动作控制部13确定吸附垫112与工件w是否整体接触。更具体而言，动作控制部13通过与上述步骤s14相同的处理来进行判定。若动作控制部13判定为吸附垫112的吸附面与工件w整体接触(在步骤s20中为“是”)，则完成吸附垫112的倾斜控制，并向压入量的控制转移。在动作控制部13未判定为吸附垫112的吸附面与工件w整体接触(在步骤s20中为“否”)的情况下，返回步骤s18，继续吸附垫112的倾斜的控制。
[0169]
根据上述动作例，动作控制部13在吸附垫112与工件w接触之后，确定接触点的位置和吸附垫112的倾斜，在维持接触点处的接触的状态下变更吸附垫112的倾斜，以使吸附垫112与工件w的被吸附面紧贴。因此，能够高精度地校正吸附垫112的姿态，能够可靠地进行工件w的拾取。
[0170]
＜动作例2＞
[0171]
图12是表示本发明的其他实施方式中的控制器5的动作的流程图。接下来，参照图12，对在对象物的吸附前或者放置前，吸附垫112压入工件w的情况下的动作例进行说明。
[0172]
(步骤s110)
[0173]
首先，在步骤s110中，动作控制部13使吸附垫112沿铅垂方向下降，从而使吸附垫112接近工件w。
[0174]
(步骤s112)
[0175]
接着，在步骤s112中，动作控制部13根据吸附垫112的变形量来判定吸附垫112是否与工件w接触。
[0176]
在动作控制部13根据吸附垫112的变形量判定为吸附垫112与工件w接触的情况下(在步骤s112中为“是”)，进入步骤s114。在动作控制部13未判定为吸附垫112的一部分与工件w接触的情况下(在步骤s112中为“否”)，返回步骤s110，继续进行吸附垫112朝向工件w的接近。
[0177]
(步骤s114)
[0178]
接着，在步骤s114中，动作控制部13继续进行吸附垫112朝向工件w的压入。在该情况下，动作控制部13也可以根据吸附垫112的变形来变更所述吸附垫112的速度。例如，动作控制部13也可以在吸附垫112的变形量(压入量ez)超过第一阈值时，使吸附垫112接近工件w的速度减速。即，动作控制部13也可以使步骤s114中的吸附垫112的速度比步骤s110中的吸附垫112的速度减速。然后，进入步骤s116。
[0179]
(步骤s116)
[0180]
在步骤s116中，动作控制部13判定吸附垫112朝向工件w的压入是否完成。在本步骤中，若将吸附垫112朝向工件w的压入量ez的阈值设为ε2，则在下述式子成立时，动作控制部13判定为压入量充分，在除此以外的情况下，判定为压入量不充分。
[0181]
ez>ε2。
[0182]
然后，在动作控制部13判定为吸附垫112朝向工件w的压入完成的情况下(在步骤s116中为“是”)，动作控制部13停止吸附垫112的动作。此时，例如，动作控制部13也可以在吸附垫112的变形量超过比所述第一阈值大的第二阈值时，停止使吸附垫112接近工件w的动作。
[0183]
这样，当结束压入控制时，动作控制部13开启真空泵12而开始对象物的吸附。在变形信息获取部113未判定为吸附垫112朝向工件w的压入完成的情况下(在步骤s116中为“否”)，返回步骤s114而继续进行压入。
[0184]
根据上述动作例，变形信息获取部113基于吸附垫112的变形量，一边观察吸附垫112朝向工件w的压入量，一边判定压入的继续或停止。因而，能够将吸附垫112朝向工件w的压入量ez保持在恒定的范围，因此在拾取工件w时或者放置工件w时，能够恰当地进行工件w的压入。
[0185]
＜动作例3＞
[0186]
接着，参照图13，对把持着工件w的状态下的吸附垫112将工件w放置在台上的情况下的动作例进行说明。
[0187]
(步骤s210)
[0188]
首先，在步骤s210中，动作控制部13使吸附垫112沿铅垂方向下降，从而使吸附垫112(使工件w)接近台。
[0189]
(步骤s212)
[0190]
接着，在步骤s212中，动作控制部13判定被吸附垫112把持的工件w的一部分是否在接触点处与台接触。在此，动作控制部13基本上进行与上述＜动作例1＞中的步骤s12中的处理相同的处理。但是，由于吸引以及工件w的重量，工件w与台接触之前的吸附垫112的变形量{ex0，ey0，ez0}不为0。动作控制部13预先记录工件w与台接触之前的变形量{ex0，ey0，ez0}。然后，在以下的式子成立的情况下，动作控制部13判定为被吸附垫112把持的工件w与台接触，在除此以外的情况下，判定为工件w未与台接触。
[0191]
|(ex
‑
ex0，ey
‑
ey0)|＞ε4、或者|ez
‑
ez0|＞ε5。
[0192]
在动作控制部13判定为工件w的一部分(非吸附面)与台接触的情况下(在步骤s212中为“是”)，进入步骤s214。在动作控制部13未判定为工件w的一部分在接触点与台接触的情况下(在步骤s212中为“否”)，返回步骤s210，继续进行工件朝向台的接近。
[0193]
(步骤s214)
[0194]
接着，在步骤s214中，动作控制部13判定工件w的下表面与台是否整体接触。在此，由于在工件w的下表面与台整体接触的情况下，吸附垫112以及工件w的倾斜被消除，因此以下的式子成立。
[0195]
|(ex
‑
ex0，ey
‑
ey0)|<ε4。
[0196]
因而，动作控制部13在上述式子成立的情况下，判定为工件w的下表面与台整体接触，在除此以外的情况下，判定为工件w的下表面与台并未整体接触。
[0197]
在动作控制部13判定为工件w的下表面与台整体接触的情况下(在步骤s214中为“是”)，动作控制部13完成吸附垫112的倾斜控制，向上述说明的压入量控制转移。在动作控制部13未判定为工件w与台整体接触的情况下(在步骤s14中为“否”)，进入步骤s216。
[0198]
(步骤s216)
[0199]
在步骤s216中，接触点确定部131基于吸附垫112的变形，确定工件w中的与台的配置对象面的接触点的位置。在此，变形信息获取部113进行与＜动作例1＞的步骤s16基本相同的处理。其中，使用所记录的偏置值{ex0，ey0，ez0}，如以下这样进行计算。
[0200]
θ＝arctan((ey
‑
ey0)/(ex
‑
ex0))。
[0201]
通过上述处理，若确定了工件w中的与台的配置对象面的接触点，则进入步骤s218。
[0202]
(步骤s218)
[0203]
在步骤s218中，动作控制部13在维持所述确定出的接触点(接触边)处的工件w与台的配置对象面的接触的状态下，变更吸附垫112的倾斜。此时，以使被吸附的工件w的非被吸附面的表面与台的配置对象面所成的角减少的方式变更吸附垫112的倾斜。
[0204]
在此，动作控制部13进行与上述＜动作例1＞中的步骤s18基本相同的处理，一边维持接触点处的接触，一边变更工件w的倾斜而求出使吸附垫112的吸附面与台的表面匹配的情况下的指令速度。
[0205]
但是，动作控制部13使用所记录的偏置值{ex0，ey0，ez0}，如以下这样替换符号来进行计算。
[0206]
·
ez
→
ez
‑
ez0。
[0207]
·
吸附垫112与工件w的接触点
→
工件w与台的接触点。
[0208]
··
[0209]
在此，wh是工件w的高度，wl是工件w的长度，fk是与＜动作例1＞中的步骤s18的fk相同的运动学函数。
[0210]
因而，
[0211][0212][0213]
上述ik也是与＜动作例1＞中的步骤s18的ik相同的运动学函数。
[0214]
通过上述处理，动作控制部13按照所求出的指令速度来变更吸附垫112的倾斜。然后，进入步骤s220。
[0215]
(步骤s220)
[0216]
接着，在步骤220中，动作控制部13判定工件w的非被吸附面的表面与台的配置对象面是否整体接触。在此，动作控制部13进行与上述步骤s214相同的处理。
[0217]
在动作控制部13判定为工件w的非被吸附面的表面与台的配置对象面整体接触的情况下(在步骤s220中为“是”)，动作控制部13完成吸附垫112的倾斜控制，停止吸附并放开工件。在动作控制部13未判定为工件w的非被吸附面的表面与台的配置对象面整体接触(在步骤s220中为“否”)的情况下，动作控制部13返回步骤s218，继续进行倾斜控制。
[0218]
根据上述动作例，动作控制部13在工件w的非被吸附面的表面与台的配置对象面接触之后，确定接触点的位置和吸附垫112的倾斜，在维持接触点处的接触的状态下，变更吸附垫112的倾斜，以使工件w的非被吸附面的表面与台的配置对象面整体接触。因而，能够高精度地校正吸附垫112的姿态，能够将工件w放置在正确的位置。另外，能够防止对所放开的工件w施加冲击、或者所放开的工件倾倒。
[0219]
＜变形例1＞
[0220]
图14示例吸附装置的变形例1的结构的一个例子。在图14的例子中，吸附装置202具备支承体126、三个轴133、三个吸附部112、主体部102以及两个安装件104。三个吸附部112经由三个轴133设置于支承体126。支承体126例如能够安装于吸附装置的机械臂。主体部102通过两个安装件104固定于两个轴133。主体部102在与三个吸附部112各自对应的位置具备多个第一接近传感器114。通过具备多个吸附部112，即使对象物大，也能够以充分的吸附力可靠地进行把持。另外，吸附装置202能够检测多个吸附部112各自的变形。
[0221]
＜变形例2＞
[0222]
图15是表示本实施方式所涉及的吸附装置的变形例2的概略结构的一个例子的框图。在图15的例子中，吸附装置10具有吸附垫112、拍摄装置121、机械手部111、图像处理部119、机械手控制部13以及机械手速度减法指令值计算部113。图像处理部119具备图像获取部120、特征点确定部123以及变形量确定部124。机械手速度减法指令值计算部113具有变形量变化速度计算部36和常数增益乘法部37。此外。变形量变化速度计算部36也可以不包
含在机械手速度减法指令值计算部113中，而是包含在图像处理部119中。
[0223]
拍摄装置121对吸附垫112进行拍摄。图像数据可以是单色图像数据，也可以是彩色图像数据。
[0224]
图像获取部120获取由拍摄装置121拍摄到的图像数据。然后，将该图像数据输入特征点确定部123。
[0225]
特征点确定部123确定从图像获取部120输入的图像数据所包含的特征点。然后，将各特征点在图像坐标系中的坐标值向变形量确定部124输出。特征点确定部123将未变形的固定部117的坐标(多个坐标)也确定为基准坐标。根据特征点相对于基准坐标的坐标，能够得到特征点的位移。
[0226]
变形量确定部124根据从特征点确定部123输出的特征点(坐标值)以及固定部117的坐标，确定吸附垫112的多个部位的变形量(进而吸附垫的变形量)。
[0227]
机械手控制部13基于由变形量确定部124确定的变形量，决定机械手部111的动作。然后，指示机械手部111进行所决定的机械手部111的动作。
[0228]
机械手部111基于来自机械手控制部13的指示，连同机械臂11中的吸附垫112一起进行驱动。
[0229]
变形量变化速度计算部36对由变形量确定部124确定的变形量进行时间微分，从而计算变形量的变化速度。变形量变化速度计算部36向常数增益乘法部37输出变形量的变化速度。
[0230]
常数增益乘法部37通过对由变形量变化速度计算部36计算出的变形量的变化速度(例如吸附垫的吸附面的角速度)乘以常数来计算减速值。常数增益乘法部37将减速值向机械手控制部13输出。
[0231]
机械手控制部(动作控制部)13具有用于搬运对象物的吸附垫112的目标移动速度。机械手控制部13通过从目标移动速度减去减速值而得到指令速度。机械手控制部13控制机械手部111，以使机械手的指尖(吸附垫112)以指令速度移动。通过以使吸附垫112的变形量的变化速度衰减的方式使机械臂的指尖速度发生变化，能够抑制吸附垫112的振动(对象物的振动)。
[0232]
同样地，机械手控制部13也可以基于变形量的变化速度来变更吸附垫112的倾斜，以使变形量的变化速度减少。通过变更吸附垫112的倾斜，能够控制吸附垫112的振动。通过将吸附垫112的倾斜应用于减振控制，搬运停止时的定位时间被最小化，能够缩短搬运处理时间(搬运节拍时间)。
[0233]
图16是表示本实施方式所涉及的吸附装置的变形例2的处理流程的一个例子的流程图。图17是表示本实施方式所涉及的吸附装置的变形例2的处理流程的一个例子的示意图。
[0234]
在步骤s201中，机械手控制部13使吸附垫112接近对象物61。图17的(a)的例子表示步骤s201。接着，在步骤s202中，判定吸附垫112是否与对象物61接触。吸附垫112是否与对象物61接触能够通过吸附垫112的可变部118的变形量来判定。若变形量为阈值以上，则机械手控制部13判定为吸附垫112与对象物61接触。在判断为吸附垫112与对象物61接触的情况下(在步骤s202中为“是”)，使吸附垫112吸附于对象物61(步骤s203)。图17的(b)的例子表示步骤s203。在判断为吸附垫112未与对象物61接触的情况下(在步骤s202中为“否”)，
再次执行步骤s201～s202的处理。
[0235]
在步骤s204中，机械手控制部13使机械手部111抬起对象物61。图17的(c)的例子表示步骤s204。接着，在步骤s205中，判定对象物61的抬起是否成功。对象物61的抬起是否成功能够通过吸附垫112的可变部118的变形量来判定。若变形量为其他阈值以上，则机械手控制部13判定为对象物61的抬起成功。在判断为对象物61的抬起成功的情况下(在步骤s205中为“是”)，将对象物61搬运至目标位置(步骤s206)。图17的(d)的例子表示步骤s206。在判断为对象物61的抬起失败的情况下(在步骤s205中为“否”)，再次执行步骤s204～s205的处理。
[0236]
在步骤s207中，机械手控制部13判定搬运中的吸附垫112是否产生了振动。只要吸附垫112的变形量的变化速度为其他阈值以上，则机械手控制部13判定为在搬运中的吸附垫112产生了振动。在判断为在搬运中的吸附垫112未产生振动的情况下(在步骤s207中为“是”)，不变更对象物61的倾斜而将对象物61搬运至目标位置(步骤s208)。在判断为在搬运中的吸附垫112产生了振动的情况下(在步骤s207中为“是”)，控制吸附垫112的倾斜(步骤s212)。然后，再次执行步骤s207的处理。
[0237]
在步骤s209中，机械手控制部13使机械手部111将对象物61卸至目标位置。图17的(e)的例子表示步骤s209。接着，在步骤s210中，判定对象物61是否与目标位置接触。对象物61是否与目标位置接触能够通过吸附垫112的可变部118的变形量来判定。只要变形量为其他阈值以上，则机械手控制部13判定为对象物61与目标位置接触。在判断为对象物61与目标位置接触的情况下(在步骤s210中为“是”)，解除吸附垫112的吸附(步骤s211)。图17的(f)的例子表示在步骤s210中为“是”的情况。在判断为对象物61未与目标位置接触的情况下(在步骤s210中为“否”)，再次执行步骤s209～s210的处理。
[0238]
本发明并不局限于上述实施方式以及变形例，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围中。
[0239]
附图标记说明
[0240]
1、10、202、吸附装置；2、搬运部；3、蓄电池；5、控制器；11、机械臂；12、真空泵；13、动作控制部；14、对象物信息获取部；15、配置信息获取部；21、负压控制部；22、无人搬运车；36、变形量变化速度计算部；37、常数增益乘法部；61、对象物(工件)；100、移动吸附装置；101、传感器体；102、主体部；104、安装件；105、空间部；111、机械手部；112、吸附部(吸附垫)；113、机械手速度减法指令值计算部(变形信息获取部)；114、第一接近传感器；115、异常判定部；119、图像处理部；120、图像获取部；121、拍摄装置；123、特征点确定部；124、变形量确定部；126、支承体；131、接触点确定部；133、轴；134、管；141、固定部；142、支承部；151、传感器布线；211、模拟信号输出部；221、搬运控制部。