JP7489685B1 - Retention System - Google Patents
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Abstract
【課題】ロボットによって保持を行う場合に、保持の対象物が収容容器の外側に飛び散ることを抑制する。【解決手段】拡張部材70は、多関節ロボット30による保持の対象物を収容する収容容器20に着脱可能な拡張部材70であって、第1着脱部72,第2着脱部73と、拡張部71と、を備える。第1着脱部72,第2着脱部73は、当該拡張部材70を収容容器20に対して取り付け及び取り外しするための部分である。拡張部71は、収容容器20に取り付けられた場合に、少なくとも鉛直方向において収容容器20の開口面を拡張する形状に構成される。【選択図】図1[Problem] To prevent an object to be held from scattering outside a storage container when held by a robot. [Solution] An expansion member 70 is detachable from a storage container 20 that contains an object to be held by an articulated robot 30, and includes a first detachable part 72, a second detachable part 73, and an expansion part 71. The first detachable part 72 and the second detachable part 73 are parts for attaching and detaching the expansion member 70 to and from the storage container 20. The expansion part 71 is configured in a shape that, when attached to the storage container 20, expands the opening surface of the storage container 20 at least in the vertical direction. [Selected Figure] Figure 1
Description
特許法第30条第2項適用 (1)令和5年3月22日に、経済産業省&日本機械工業連合会 2022年度成果報告会にて公開 (2)令和5年6月6日に、FOOMA JAPAN 2023にて公開 (3)令和5年3月23日に、日刊工業新聞にて公開 (4)令和5年3月23日に、日本食糧新聞にて公開 (5)令和5年3月24日に、Impress Watchにて公開 (6)令和5年3月28日に、日刊工業新聞にて公開 (7)令和5年3月28日に、MONOistにて公開 (8)令和5年3月30日に、食品新聞にて公開 (9)令和5年3月28日に、https://www.youtube.com/watch?v=GZjYx9GFS4cにて公開 (10)令和5年3月29日に、https://www.youtube.com/watch?v=9y9iCfa5WC0にて公開 (11)令和5年6月8日に、https://www.youtube.com/watch?v=xdnywSp4FKgにて公開 (12)令和5年6月26日に、https://www.youtube.com/watch?v=oWb5pRHxWz0にて公開 (13)令和5年6月26日に、https://www.sbbit.jp/article/st/116633にて公開 (14)令和5年7月5日に、https://www.youtube.com/watch?v=v2gASx30Fw0にて公開 (15)令和5年9月20日に、惣菜・デリカJAPAN(SDJ)2023にて公開 (16)令和5年9月25日に、https://www.youtube.com/watch?v=Fy0IMKm72v8にて公開 (17)令和5年9月25日に、https://www.youtube.com/watch?v=SARPG1vHipIにて公開 (18)令和5年9月25日に、https://www.youtube.com/watch?v=Y38tp9Z1tJMにて公開
本発明は、保持システムに関する。 The present invention relates to a retention system.
近年、様々な分野において、ロボットの導入が進められている。従来からロボットが用いられている工業製品の製造分野はもちろんのことながら、例えば、食品の盛り付けを行う分野等でもロボットの導入が進められている。
このような盛り付けを行うロボットに関する技術の一例が、特許文献1に開示されている。特許文献1に開示の技術では、把持部材の駆動を制御するモードとして、把持部材に対象物を把持させる第1制御モードと、把持部材に付着した対象物を除去する第2制御モードとを使い分ける。
In recent years, robots have been increasingly being introduced into various fields, including not only the field of industrial product manufacturing where robots have traditionally been used, but also fields such as plating food.
An example of technology relating to a robot that performs such plating is disclosed in
上述した特許文献1に記載されているような一般的な技術では、対象物が収容された収容容器の開口面において把持等の動作を行う。また、例えば、特許文献1の第2制御モードでは、未だ把持していない対象物の鉛直上方で把持部材を上下動させることで、把持部材に付着していた対象物を落下させる動作を行う。
このような動作を行う場合、その過程において、十分に把持できていなかった対象物や、把持部材に付着していた対象物が、制御不能となって収容容器の外側にまで飛び散るおそれがある。そして、このように対象物が外側まで飛び散った場合、作業員がこの対象物を回収したり、その後に清掃をしたりするという作業が発生する。また、この作業中はロボットの動作を停止しておく必要があるため、結果として、生産性が低下してしまう。
In the general technology described in the above-mentioned
When performing such an operation, there is a risk that objects that have not been adequately gripped or objects that have been attached to the gripping member may become uncontrollable and fly out of the container. If objects fly out, workers must collect the objects and clean up afterwards. In addition, the robot must stop operating during this process, which results in reduced productivity.
このような問題は、ロボットが対象物を把持することで対象物の保持をする場面に限られるものではない。例えば、ロボットが対象物を吸着して対象物の保持を行う場面や、ロボットが対象物を掬うことにより対象物の保持を行う場面や、ロボットが対象物を挟むことにより対象物の保持を行う場面といった、ロボットが何らかの手段で保持を行う場面全般に共通するものである。
さらに、このような問題はロボットが保持する対象物が食品である場合に限られるものではなく、工業製品の製造等のロボットによって様々な対象物を保持する場面全般に共通するものである。
以上のように、従来の技術では、ロボットによって保持を行う場合に、保持の対象物を収容容器の外側に飛び散らせないことについて、未だ改善の余地があった。
This problem is not limited to situations where a robot holds an object by grasping it, but is common to all situations where a robot holds an object by some means, such as a situation where a robot holds an object by suction, a situation where a robot holds an object by scooping it up, or a situation where a robot holds an object by pinching it.
Furthermore, such problems are not limited to cases where the object held by the robot is food, but are common to all situations in which robots are used to hold various objects, such as in the manufacture of industrial products.
As described above, in the conventional technology, there is still room for improvement in preventing objects being held by a robot from scattering outside the container.
本発明の課題は、ロボットによって保持を行う場合に、保持の対象物が収容容器の外側に飛び散ることを抑制することである。 The objective of the present invention is to prevent objects being held by a robot from scattering outside the container.
上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係る着脱部材は、
保持装置による保持の対象物を収容する収容容器に着脱可能な着脱部材であって、
拡張手段を前記収容容器に対して取り付け及び取り外しするための着脱手段と、
前記着脱手段により前記収容容器に取り付けられた場合に、少なくとも鉛直方向において前記収容容器の開口面を拡張する形状に構成された前記拡張手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problem, a detachable member according to one embodiment of the present invention comprises:
A detachable member that can be attached to and detached from a container that contains an object to be held by the holding device,
An attachment/detachment means for attaching and detaching the expansion means to and from the storage container;
the expansion means configured to expand an opening surface of the storage container at least in a vertical direction when the expansion means is attached to the storage container by the attachment/detachment means;
The present invention is characterized by comprising:
本発明によれば、ロボットによって保持を行う場合に、保持の対象物が収容容器の外側に飛び散ることを抑制することができる。 According to the present invention, when holding an object using a robot, it is possible to prevent the object from scattering outside the container.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
[実施形態]
[全体構成]
図1は、本発明に係る把持システム1の構成を模式的に示す模式図である。
ここで、把持システム1は、食材を盛り付けるシステムに本発明を適用することを想定したものである。そのため、以下の説明においては、把持システム1が、惣菜等の具材を把持し、この把持した具材を、惣菜の容器に盛り付ける場合を例に挙げて説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Embodiment]
[overall structure]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a
Here, the
ただし、これは説明のための一例に過ぎず、本発明の適用範囲を限定する趣旨ではない。本発明は、ロボットによって保持を行う様々なシステム全般に対して適用可能である。好適な一例として示す本実施形態は、一対の把持部材を閉状態とすることで、容器形状を形成し、この容器形状を用いて把持を行うことで保持を実現するシステムである。ただし、これ以外にも、例えば、密着した対象物との間の空間を真空に近づけることで、対象物を吸着する吸着パッドにより保持を実現するシステムに、本発明を適用してもよい。あるいは、例えば、スプーン形状やレードル形状の把持部材にて対象物を掬うことにより保持を実現するシステムに、本発明を適用してもよい。他にも、例えば、トング形状や爪形状の把持部材にて対象物を挟むことにより保持を実現するシステムに、本発明を適用してもよい。
また、保持の対象物も食材や容器には限定されず、例えば、電子機器等の工業製品の部品等を対象物として保持をするシステムに適用することも可能である。
すなわち、本発明は、保持を実現するシステム全般に適用することが可能な発明である。
However, this is merely an example for explanation, and is not intended to limit the scope of application of the present invention. The present invention is applicable to various systems in general that perform holding by a robot. The present embodiment shown as a suitable example is a system that realizes holding by forming a container shape by closing a pair of gripping members and using this container shape to perform holding. However, in addition to this, for example, the present invention may be applied to a system that realizes holding by a suction pad that adsorbs the object by bringing the space between the closely contacted object closer to a vacuum. Alternatively, for example, the present invention may be applied to a system that realizes holding by scooping the object with a spoon-shaped or ladle-shaped gripping member. In addition, for example, the present invention may be applied to a system that realizes holding by pinching the object with a tong-shaped or claw-shaped gripping member.
Furthermore, the objects to be held are not limited to food ingredients or containers, but the present invention can also be applied to a system that holds objects such as parts of industrial products, such as electronic devices.
In other words, the present invention is applicable to systems that realize holding in general.
また、以下の説明において、盛り付けられる具材の量として、重量を例に挙げて説明するが、本発明は、重量以外であっても、体積、かさ、質量等、各種呼称の物理量を対象に適用することが可能である。 In the following explanation, weight is used as an example of the amount of ingredients to be served, but the present invention can be applied to physical quantities other than weight, such as volume, bulk, mass, and other various names for the physical quantities.
図1に示すように、把持システム1は、制御装置10と、収容容器20と、多関節ロボット30と、検出部40と、移送機構50と、を備えている。この内、制御装置10、多関節ロボット30、検出部40、及び移送機構50は、有線又は無線によって通信接続されており、相互に通信可能となっている。
As shown in FIG. 1, the
また、把持システム1に隣接して、総菜の容器を上流から下流に向かって自動的に運搬するベルトコンベア2が設置されている。ベルトコンベア2は、容器を運搬するための搬送面を有しており、容器はこの搬送面に載置された状態で搬送される。図1では、破線の矢印で図示するように、紙面の左側がベルトコンベア2における搬送の上流であり、紙面の右側がベルトコンベア2における搬送の下流となる。
なお、把持システム1のさらなる上流にて容器をベルトコンベア2の搬送面に供給する作業は、人手によって行われてもよいし、容器の供給装置によって行われてもよい。
In addition, a
Furthermore, the task of supplying containers to the conveying surface of the
また、図1では、収容容器20、多関節ロボット30、検出部40、及び移送機構50、からなる組を一組のみ示しているが、これに限られない。本実施形態では、一台のベルトコンベア2の搬送方向に沿って、これらの組が複数組設置されており、複数の多関節ロボット30が協働して作業することを想定する。
In addition, although FIG. 1 shows only one set consisting of a
制御装置10は、PC(Personal Computer)又はプログラマブルコントローラ等の情報処理装置によって構成され、各種プログラムを実行することにより、把持システム1全体を制御する。例えば、制御装置10は、多関節ロボット30が収容容器20から具材を把持して、惣菜の容器に解放することで具材を盛り付ける動作等を制御する。より詳細には、制御装置10は、多関節ロボット30の駆動を制御することで、多関節ロボット30のハンド31を予め設定された所定位置に所定ルート及び所定速度で移動させる動作や、ハンド31のアクチェータの駆動を制御することで、ハンド31による具材の把持や解放をする動作を実現する。他にも、例えば、制御装置10は、検出部40の検出結果に基づいて、移送機構50の動作を制御する。
The
収容容器20は、把持システム1において盛り付けられる惣菜等の具材を収容する収容空間を備えている。収容容器20は、例えば、大型のバットやトレイ等の汎用の収容容器により実現される。そして、収容容器20の収容空間には、例えば、例えば、ポテトサラダ等の練りサラダ(粘性や粘着性を有する具材を含むサラダ)、卯の花(おから)、切り干し大根、なます、ひじき、煮豆、バターコーン等の惣菜が収容される。本実施形態において、この収容空間には、1種類の具材が複数食分(例えば、数十食分~数百食分)収容されているものとする。そして、複数の把持システム1が何れかの惣菜等の具材を、対応する惣菜の容器に盛り付けることで、惣菜の盛り付け作業を完了させることができる。収容容器20は、作業者が手作業によって、又は、多関節ロボット30が自動的に交換することが可能である。
The
多関節ロボット30は、例えば、水平多関節ロボットあるいは垂直多関節ロボット等によって構成され、盛り付けられる具材を把持可能なハンド31と、可動範囲において任意の位置にハンド31を移動させるロボットアーム32と、を備えている。
また、多関節ロボット30のハンド31を保持する関節には、ハンド31が把持した具材の物理量を取得する手段の一例として、把持した具材の重量を計測する重量センサ30Aが設置されている。また、多関節ロボット30のハンド31を保持する関節には、ハンド31が具材に接触したことを検出する手段の一例として、接触した具材からの反力(表面に接触されることで得られる力覚を含む)を計測する力センサ30Bが設置されている。重量センサ30Aによって計測された具材の重量(すなわち、把持された具材の重量)のデータや、力センサ30Bによって計測された具材からの反力(すなわち、具材への接触の検出結果)のデータは、制御装置10に出力される。
The articulated
A
さらに、ハンド31を保持する関節は、ロボットアーム32に対してハンド31を捻り方向に回転させる軸を備えている。そのため、ハンド31が具材を把持する際に、ハンド31の向きを変化させることで、ハンド31が開閉する方向を調整することができる。これにより、ハンド31が容器の内壁面近傍に達した際に、収容容器20の収容空間の内壁面と平行な方向にハンド31が開閉するようにハンド31の向きを変更することが可能となり、容器内壁面近傍の具材を把持し易くなる。
Furthermore, the joint that holds the
検出部40は、ベルトコンベア2にて搬送中の容器に関する検出を行う複数の光センサを備える。例えば、検出部40は、ベルトコンベア2にて運搬中の容器の位置を検出するセンサと、容器に盛り付けられている具材を検出するセンサを備える。これらのセンサによって検出された容器の位置のデータや、具材が盛り付けられているか否かのデータは、制御装置10に出力される。
制御装置10は、検出部40に含まれるこれらのセンサの検出結果に基づいて、移送機構50の動作を制御する。検出部40に含まれるこれらのセンサの位置関係や、検出結果に基づいた制御装置10による移送機構50の動作制御の詳細については、後述する。
The
The
移送機構50は、対象物(ここでは、容器)を移送する機構である。移送機構50は、ベルトコンベア2により移送位置P1まで搬送された容器を、具材が解放される位置である解放位置P2に移送する。その後、解放位置P2で具材の容器への盛り付けが完了すると、移送機構50は、容器を解放位置P2から再度移送位置P1に移送する。
その後、この具材が盛り付けられた容器はベルトコンベア2により更に下流に搬送され、後処理(例えば、容器への蓋閉め)が行われることとなる。
このように、移送機構50が移送を行うことにより、ベルトコンベア2の搬送面にある移送位置P1等ではなく、多関節ロボット30の近傍に設けられた解放位置P2にて具材を解放して盛り付けを行うことができる。これにより、解放した具材がベルトコンベア2の搬送面に落下してしまうことを防止できる。
The
Thereafter, the containers with the ingredients piled up are transported further downstream by the
In this way, by the
以上、把持システム1の全体構成について説明した。なお、図示を省略しているが、把持システム1の各構成要素を外部から遮蔽するために、各構成要素が設置された領域の周囲を囲う板状部材からなる遮蔽部を設置するようにしてもよい。また、把持システム1の各構成要素に加えて、さらにベルトコンベア2についても、遮蔽部により遮蔽されるようにしてもよい。このように遮蔽部により遮蔽することで、把持システム1の動作に伴い飛散した具材が外部を汚してしまうことや、外部からの異物が具材に混入してしまうことを防止できる。
この場合、遮蔽部を構成する板状部材は、例えば、ガラス又は樹脂等の透明な材料によって構成され、外部から把持システム1の稼動状況を視認することが可能とするとよい。また、遮蔽部が構成する側壁の一部には、開閉可能な扉を設置するとよい。そうすることで、収容容器20の収容空間の交換、あるいは把持システム1のメンテナンス等が行われる場合、作業者は遮蔽部の扉を開けることで各構成要素に対して接近し、これらの各種作業を行うことができる。
The overall configuration of the
In this case, the plate-like member constituting the shielding part may be made of a transparent material such as glass or resin, so that the operating status of the
[制御装置10のハードウェア構成]
図2は、制御装置10のハードウェア構成を示す模式図である。
図2に示すように、制御装置10は、CPU(Central Processing Unit)711と、ROM(Read Only Memory)712と、RAM(Random Access Memory)713と、バス714と、入力部715と、出力部716と、記憶部717と、通信部718と、ドライブ719と、を備えている。
[Hardware configuration of the control device 10]
FIG. 2 is a schematic diagram showing the hardware configuration of the
As shown in FIG. 2 , the
CPU711は、ROM712に記録されているプログラム、又は、記憶部717からRAM713にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。
RAM713には、CPU711が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。
The
The
CPU711、ROM712及びRAM713は、バス714を介して相互に接続されている。バス714には、入力部715、出力部716、記憶部717、通信部718及びドライブ719が接続されている。
The
入力部715は、マウスやキーボード等の入力装置を備え、制御装置10に対する各種情報の入力を受け付ける。なお、入力部715としてマイクを備え、作業者の音声入力によって各種情報の入力を受け付けることとしてもよい。
出力部716は、ディスプレイやスピーカ等で構成され、画像や音声を出力する。
記憶部717は、ハードディスクあるいはDRAM(Dynamic Random Access Memory)等で構成され、各サーバで管理される各種データを記憶する。
通信部718は、ネットワークを介して他の装置との間で行う通信を制御する。
The
The
The
The
ドライブ719には、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリ等よりなる、リムーバブルメディア731が適宜装着される。ドライブ719によってリムーバブルメディア731から読み出されたプログラムは、必要に応じて記憶部717にインストールされる。
なお、上記ハードウェア構成は、制御装置10の基本的構成であり、一部のハードウェアを備えない構成としたり、付加的なハードウェアを備えたり、ハードウェアの実装形態を変更したりすることができる。
It should be noted that the above hardware configuration is the basic configuration of the
[機能的構成]
次に、制御装置10の機能的構成について説明する。
図3は、制御装置10の機能的構成を示すブロック図である。
図3に示すように、把持システム1の動作を制御するためのプログラムを実行することにより、制御装置10のCPU711においては、センサ情報取得部151と、具材状態判定部152と、具材量判定部153と、多関節ロボット制御部154と、移送機構制御部155と、記録制御部156と、が機能する。また、記憶部717には、パラメータ記憶部171と、履歴データベース(履歴DB)172と、が形成される。
[Functional configuration]
Next, the functional configuration of the
FIG. 3 is a block diagram showing the functional configuration of the
3, by executing a program for controlling the operation of the
パラメータ記憶部171には、把持システム1が動作する際に用いられる各種パラメータが記憶されている。例えば、パラメータ記憶部171には、収容容器20の収容空間の位置、惣菜の容器内における具材を盛り付ける領域の位置、具材を把持する際のハンド31の具材への差し込み量と把持される具材の重量との関係(関数あるいはテーブル形式のデータ等)、多関節ロボット30の動作パターンを定義するパラメータ等が記憶される。本実施形態において、ハンド31の具材への差し込み量は、具材の重量(物理量)を推定する指標となっている。すなわち、ハンド31の具材への差し込み量と把持される具材の重量との関係から、把持された具材の実際の重量(目標とする把持重量)は、ハンド31の具材への差し込み量に基づいて推定される。
The
履歴DB172には、把持システム1が動作した際に取得される制御に関するパラメータ、あるいは把持システム1で盛り付けられた具材の重量の計測データが履歴として記憶される。また、履歴DB172には、収容容器20の収容空間における具材の状態を示す具材状態マップも記憶される。この具材状態マップの詳細については、具材状態マップを作成及び更新する記録制御部156の説明と共に後述する。
センサ情報取得部151は、把持システム1や検出部40に設置された各種センサによって検出された情報であるセンサ情報を取得する。例えば、センサ情報取得部151は、多関節ロボット30の関節に設置された重量センサ30Aによって計測された具材の重量のデータや、力センサ30Bによって計測された具材からの反力のデータや、検出部40に含まれるセンサによって検出された容器の位置のデータや、具材が盛り付けられているか否かのデータをセンサ情報として取得する。これらセンサ情報は、制御装置10の各機能ブロックにより適宜利用される。
The sensor
具材状態判定部152は、力センサ30Bによって計測された具材からの反力のデータに基づいて、具材の状態を認識する。例えば、具材状態判定部152は、力センサ30Bによって計測された具材からの反力のデータから、収容容器20の収容空間内の具材の深さ(収容容器20の収容空間内の具材表面から収容容器20の収容空間底面までの深さ)、表面の平坦度合(表面がどの程度荒れているか)を認識する。本実施形態では、カメラを用いた画像解析で具材の状態を判定するといった手法ではなく、力センサ30Bを用いた反力に基づいて具材の状態を測定するといった手法を用いる。そのため、例えば、カメラの導入コストや管理コストを削減できると共に、カメラの死角等を考慮する必要がないので、多関節ロボット30と収容容器20の収容空間の位置等の配置をより柔軟に選択することができる。また、カメラを用いないことから、具材から生じる湯気や照明による撮影への影響を考慮する必要もない。
The ingredient
また、具材状態判定部152は、具材の深さ及び表面の平坦度合を認識すると、これらが具材を把持するための条件に適合しているか否か(例えば、具材の深さ及び平坦度合が設定された閾値以上であるか否か)を判定する。なお、具材の表面の平坦度合は、例えば、表面が有する凹凸の大きさの絶対値等に基づいて定義することができ、具材の表面が平坦であるほど大きい値となるように定義することができる。また、具材の表面の部分毎に平坦度合を判定することとしてもよい。また、具材状態判定部152は、収容容器20の収容空間内の具材の状態が、一度の把持動作で規定量の具材を把持可能であるか否かを判定する。
Furthermore, when the ingredient
具材量判定部153は、多関節ロボット30の重量センサ30Aによって計測された具材の重量のデータに基づいて、規定量の具材が把持されたか否かを判定する。
The ingredient
多関節ロボット制御部154は、多関節ロボット30の動作を制御し、把持システム1において定義されている動作パターンに従って、具材を盛り付けるための一連の動作を多関節ロボット30に実行させる。例えば、多関節ロボット制御部154は、検出部40によってベルトコンベア2にて搬送される容器に関する検出をする動作(検出動作)、多関節ロボット30のハンド31によって具材を把持する動作(把持動作)、具材を把持したハンド31を惣菜の容器上に移送する動作(具材移送動作)、把持している具材を容器上で解放する動作(解放動作)、盛り付け後の解放具材の表面を整形する動作(整形動作)等を多関節ロボット30に実行させる。
The articulated
移送機構制御部155は、検出部40に含まれるセンサによって検出された容器の位置のデータや、具材が盛り付けられているか否かのデータに基づいて、移送機構50による容器を移送する動作(容器移送動作)を制御する。
The transfer
記録制御部156は、把持システム1が把持動作した際に取得された制御に関するパラメータ及び把持システム1で盛り付けられた具材の重量の計測データを履歴DB172に記憶する。また、記録制御部156は、収容容器20の収容空間における具材の状態を示す具材状態マップを作成及び更新すると共に、この具材状態マップについても履歴DB172に記憶する。より詳細には、記録制御部156は、把持システム1が把持動作をした際に取得された具材の重量及び具材の反力の計測データや、後述の具材状態判定部152による判定結果や、把持システム1で盛り付けられた具材の重量の計測データに基づいて、収容容器20の収容空間の各領域の具材の状態を検出し、各領域を識別する識別情報に紐づけて記憶することで、具材状態マップを生成する。
The
この場合、具材の状態とは、各領域における具材の残量や、後述の具材状態判定部152が判定した具材の深さや平坦度合である。また、収容容器20の収容空間内の具材が盛り付けられた後に、収容容器20の収容空間が新たに交換された場合には、予め定められた所定量の具材(例えば、収容容器20の収容空間に対して充分な量の具材)が、所定の状態(例えば、表面が平坦な状態)で収容されているものとして具材状態マップが更新される。
In this case, the state of the ingredients refers to the remaining amount of ingredients in each area, and the depth and flatness of the ingredients as determined by the ingredient
[ハンド31の構成]
次に、ハンド31、及びハンド31に設置される把持部材31aの構成の詳細について説明をする。
図4は、ハンド31の先端に設置される把持部材31aの形状例を示す模式図である。
なお、図4においては、一対で用いられる把持部材31aの一方のみが示されている。
図4に示すように、本実施形態における把持部材31aは、天板部と、主板部と、第1側板部と、第2側板部と、により構成されている。天板部は、長方形状の平面を有している。また、主板部は、天板部の有する平面を水平な状態とした場合に、この平面の長手方向の一端から、この平面の長手方向の他端の鉛直下方の離間した位置に向かって傾斜して延在している。さらに、第1側板部と第2側板部は、天板部の有する平面を水平な状態とした場合に、この平面の両端それぞれから鉛直下方に向かって延在している。
なお、以下の説明において、これら一対の把持部材31aのそれぞれを区別することなく説明する際は、単に「把持部材31a」と称する。
[Configuration of hand 31]
Next, the details of the configuration of the
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the shape of the gripping
In FIG. 4, only one of the pair of gripping
As shown in Fig. 4, the gripping
In the following description, when the pair of gripping
図5は、把持動作等の動作を実行する場合の、収容容器20の収容空間、ハンド31、把持部材31a、ロボットアーム32、及び具材の位置関係について示す図である。図5では、鉛直方向をZ方向と称し、このZ方向と直交する第1の水平方向(紙面と直交する方向)をY方向と称し、これらZ方向及びY方向のそれぞれと直交する第2水平方向をX方向と称する。すなわち、Z方向、Y方向、及びX方向はそれぞれ互いに直行する方向である。
Figure 5 is a diagram showing the positional relationship of the storage space of the
ハンド31は、ロボットアーム32の先端に配置される。また、把持部材31aは、結合部材により、このハンド31に結合されることで、ハンド31に支持される。そして、このハンド31及びこれに結合された把持部材31aは、制御装置10の制御するロボットアーム32の動作に従って、X方向、Y方向、及びZ方向の各方向における、可動範囲内に移動することが可能である。また、ハンド31は、不図示のアクチュエータによって、一対の把持部材31aをY方向に開閉することで、把持動作を実現する。
また、ハンド31及びこれに結合された把持部材31aは、Z方向を回転軸として回転することが可能である。
このような構成により、本実施形態では、ハンド31及び把持部材31aの、位置や向きを任意に変化させることができ、これにより様々な動きで把持動作や解放動作等の動作を適切に実行することが可能となる。
The
In addition, the
With this configuration, in this embodiment, the position and orientation of the
図6は、一対の把持部材31aの開閉について示す図である。図4に示す把持部材31aは、結合部材により、それぞれの開口部が対向するようにハンド31に結合される。また、図6におけるX方向、Y方向、及びZ方向の各方向は、図5において定義した各方向と同一である。一対の把持部材31aは、図6(a)に示すように開閉方向(Y方向)に沿って、開く動作を行うことで、開状態となる。また、一対の把持部材31aは、把持動作を行うにあたって、図6(b)に示すように開閉方向(Y方向)に沿って、閉じる動作を行うことで、閉状態となる。
Figure 6 is a diagram showing the opening and closing of a pair of gripping
そして、一対の把持部材31aが閉状態となり、把持部材31a同士が当接することで、少なくとも先端及び側板部が閉じた内面が具材を把持するための容器形状となる。このような把持部材31aの形状の場合、練りサラダ等の具材に対して、把持部材31aの先端を表面から垂直に差し込み、所定の深さで一対の把持部材31aを閉じて具材を持ち上げることで、ほぼ一定量の具材を把持して収容容器20の収容空間から取り出すことができる。
また、把持をした一対の把持部材31aを解放位置P2の惣菜の容器の上に移送した後に、一対の把持部材31aが開状態となり、容器形状の開口部が露出することで、把持により取り出した具材が解放され、惣菜の容器にほぼ一定量の具材を盛り付けることができる。
Then, the pair of gripping
In addition, after the pair of gripping
[検出部40の構成]
次に、検出部40の構成の詳細について説明をする。
図7は、検出部40の近傍を拡大して示す斜視図である。図7では、図1と同様に、紙面の左側がベルトコンベア2における搬送の上流であり、紙面の右側がベルトコンベア2における搬送の下流となる。
[Configuration of detection unit 40]
Next, the configuration of the
7 is an enlarged perspective view showing the vicinity of the
図7に示すように、検出部40は、容器検出センサ41,42と、リフレクタ配置部43と、具材検出センサ44と、を含む。
容器検出センサ41,42は、ベルトコンベア2にて運搬中の容器の位置を検出するセンサである。容器検出センサ41,42は、例えば、光センサにより構成される。容器検出センサ41は、ベルトコンベア2にて搬送中の容器が、移送位置P1に運搬される直前であることを検出する。また、容器検出センサ42は、ベルトコンベア2にて搬送中の容器が、移送位置P1に運搬されたことを検出する。
また、リフレクタ配置部43は、容器検出センサ41,42が検出を行うために投光する光を反射するリフレクタが、容器検出センサ41,42と対向する面に配置された部材である。
As shown in FIG. 7 , the
The
The
図示するように、検出部40はベルトコンベア2の搬送面上を跨ぐようにして、リフレクタ配置部43を所定位置に設置する。そして、容器検出センサ41,42が投光する光は、リフレクタ配置部43に配置されたリフレクタにより反射して、容器検出センサ41,42により受光される。これにより、容器検出センサ41,42は、容器の位置を検出することができる。図中では、これら投光及び受光される光の経路を、それぞれ光路L1及び光路L2として図示する。
As shown in the figure, the
また本実施形態では、リフレクタ配置部43を検出部40の本体の開口部分に挿抜可能な構造となっており、搬送面の幅方向において長さを調整することができる。これにより、ベルトコンベア2の機種によって異なる搬送面の幅方向の長さの違いを吸収して、リフレクタ配置部43を所定位置に設置することができる。ここで、一般的にベルトコンベア2の搬送面は、その機構上、搬送に伴い上下方向等にうねりが生じる。そのため、この影響を避けるべく、所定位置として搬送面の外側の枠部分(すなわち、搬送面ではない部分)にリフレクタ配置部43を設置するとよい。これによりリフレクタ配置部43は、搬送面における上下方向のうねりの影響を受けることなく、具材を盛り付ける容器を検出するために適切な高さに常に固定された状態となる。
In this embodiment, the
ここで、容器の高さ(ここでは、搬送面を基準とした相対的な高さ)は、一般的にそれほど高いものではないため、センサ及びリフレクタを数センチないし数ミリ単位の範囲で適切な位置に配置することが望まれる。この点、本実施形態では、このようにリフレクタ配置部43によりリフレクタの位置を所定の位置に固定することで、容器の高さに応じた適切な高さを検出対象範囲として、搬送されている容器の位置を適切に検出することができる。
The height of the container (here, the relative height with respect to the conveying surface) is generally not very high, so it is desirable to place the sensor and reflector at an appropriate position within a range of a few centimeters to a few millimeters. In this regard, in this embodiment, the reflector position is fixed at a predetermined position by the
なお、惣菜等の容器としては、色を有している容器が利用されることもあるが、透明な容器も一般的に利用されている。容器検出センサ41,42は、このように色を有している容器や透明の容器の何れについても検出することが可能である。
このような構成で、容器検出センサ41,42は、ベルトコンベア2にて搬送中の容器の位置を精度高く検出する。また、容器検出センサ41,42によって検出された容器の位置のデータは、制御装置10に出力される。
Although colored containers are sometimes used as containers for prepared foods, transparent containers are also commonly used. The
With this configuration, the
具材検出センサ44は、容器に盛り付けられている具材を検出するセンサである。具材検出センサ44は、容器検出センサ41,42と同様に、例えば、光センサにより構成される。具材検出センサ44は、容器検出センサ41,42が位置を検出した容器に具材が盛り付けられているか否かを検出する。そして、具材検出センサ44が投光する光は、鉛直下方に投光され、ベルトコンベア2の搬送面、容器に盛り付けられた具材の天面、あるいは、具材が盛り付けられていない容器の底面の何れかに反射して、具材検出センサ44により受光される。これにより、具材検出センサ44は、容器に具材が盛り付けられているか否かを検出することができる。図中では、これら投光及び受光される光の経路を、光路L3として図示する。
The
上述したように、検出部40はベルトコンベア2の搬送面上を跨ぐようにして設置されることから、ベルトコンベア2の鉛直上方の具材を検出するのに適切な高さ(例えば、搬送面から15[cm]程度の高さ)に具材検出センサ44を配置することができる。すなわち、具材検出センサ44についても、所定位置(ここでは、検出部40と容器及び具材の高さと相対的な位置)に固定されることにより、容器に具材が盛り付けられているか否かを、精度高く検出することができる。具材検出センサ44によって検出された具材が盛り付けられているか否かのデータは、制御装置10に出力される。
As described above, the
このように、検出部40は、特徴的な構造を有していると共に、ベルトコンベア2の搬送面上を跨ぐように設置されることで、各種センサやリフレクタを、検出のために最適な位置に配置することができる。
In this way, the
なお、容器検出センサ41,42や、具材検出センサ44を、投受光器と、これに対向する位置に配置されたリフレクタにより実現される光センサとして説明をしたが、これに限られない。例えば、これらのセンサを、投光器と、これに対向する位置に配置された受光器により実現される光センサにより実現してもよい。
Note that, although the
[移送機構50の構成]
次に、移送機構50の構成の詳細について説明をする。
図8は、本実施形態における移送位置P1及び解放位置P2の近傍を示す模式図である。この図8では、ベルトコンベア2における搬送の下流方向を紙面の下側として、ベルトコンベア2、多関節ロボット30、及び移送機構50を示す。
[Configuration of the transfer mechanism 50]
Next, the configuration of the
8 is a schematic diagram showing the vicinity of the transfer position P1 and the release position P2 in this embodiment. In this Fig. 8, the
図8に示すように、移送機構50は、アクチュエータ51と、スライド部材52と、連結部53と、第1移送部材531と、第2移送部材532と、容器載置部材54と、を含む。また、図1に示したのと同様に、移送位置P1はベルトコンベア2の搬送面であり、解放位置P2は多関節ロボット30の側面部分に設けられた作業台の上となる。
As shown in FIG. 8, the
アクチュエータ51は、ベルトコンベア2の鉛直上方に配置され、ベルトコンベア2の進行方向と直交する方向(紙面における左右方向)に直線運動をするアクチュエータである。アクチュエータ51は、例えば、電気式のシリンダ(ロボシリンダ)や、エアシリンダにより実現される。
The
スライド部材52、及び連結部53は、アクチュエータ51の駆動部と連結されており、アクチュエータ51の直線運動に伴って、ベルトコンベア2の搬送方向と直交する方向(紙面における左右方向)に直線運動をする。
連結部53は、さらに、第1移送部材531や第2移送部材532にも連結されており、アクチュエータ51の直線運動は、結果として第1移送部材531や第2移送部材532にも伝達されることから、第1移送部材531や第2移送部材532もアクチュエータ51と同様の直線運動をする。このように、本実施形態の移送機構50は、比較的簡単な構成で駆動機構を実現することができる。
The
The connecting
図9は、本実施形態における移送位置P1及び解放位置P2の近傍を鉛直上方から俯瞰した図である。図9には、ベルトコンベア2、収容容器20、多関節ロボット30、連結部53、第1移送部材531、第2移送部材532、及び容器載置部材54を図示する。
Figure 9 is a vertical overhead view of the vicinity of the transfer position P1 and the release position P2 in this embodiment. Figure 9 illustrates the
容器載置部材54は、一端がベルトコンベア2の搬送面に設置され、他端が解放位置P2の存在する作業台の天面に設置される。これにより、容器載置部材54を介して、ベルトコンベア2の搬送面と作業台の天面とが接続される。そして、移送機構50は、アクチュエータ51の水平方向への直線運動を利用して、搬送面の移送位置P1から作業台の天面の解放位置P2まで容器をスライドさせることで容器を移送する。また、逆方向に容器をスライドさせることで、解放位置P2から移送位置P1まで容器を移送する。
One end of the
具体的には、図9(a)に示すように、移送機構制御部155は、移送位置P1に空の容器が搬送されると、移送機構50を移動させ、第1移送部材531の端(紙面における右側の端)で容器に当接しながら、容器を移送位置P1から解放位置P2に移送する。また、移送機構制御部155は、多関節ロボット30により具材が解放されると、第2移送部材532の端(紙面における左側の端)で容器に当接しながら、容器を解放位置P2から移送位置P1に移送する。
Specifically, as shown in FIG. 9(a), when an empty container is transported to transfer position P1, the transfer
このように、移送機構50が移送を行うことにより、ベルトコンベア2の搬送面にある移送位置P1等ではなく、多関節ロボット30の近傍に設けられた解放位置P2にて具材を解放して盛り付けを行うことができる。これにより、解放した具材がベルトコンベア2の搬送面に落下してしまうことを防止できる。
また、収容容器20で把持した後に、近傍の解放位置P2にて盛り付けができるので、多関節ロボット30の移動距離を短縮し、処理時間を短縮することや、移動に伴う具材の飛散を抑制することもできる。さらに、近傍の解放位置P2にて盛り付けができるので、ロボットアーム32を伸ばして遠方で盛り付けを行う場合と比べて、より精度の高い動きが実現でき、適切な盛り付けを実現できる。
In this way, by the
In addition, since the ingredients can be arranged at the nearby release position P2 after being grasped by the
加えて、移送機構50が移送を行うことから、容器を上流から搬送して供給すればよく、多関節ロボット30の近傍に容器供給装置や容器のストックを配置する必要はない。そのため、省スペース化できるのみならず、収容容器20や、多関節ロボット30の配置位置の自由度を高めることができる。さらに、具材が解放された容器を同じベルトコンベア2の搬送面に再度移送することから、例えば、盛り付け前の容器を搬送する第1ベルトコンベアと、盛り付け後の容器を搬送する第2ベルトコンベアと、のように複数のベルトコンベアを用意する必要もない。
In addition, since the
[容器載置部材54の構成]
次に、容器載置部材54の構成の詳細について説明をする。
図10は、容器載置部材54の構成を示す斜視図である。図10(a)及び(b)のいずれにおいても、図9に示したようにして容器載置部材54を設置した状態を表しており、紙面左側が設置時に移送位置P1側となり、紙面右側が設置時に解放位置P2側となる。
図10(a)及び(b)に示すように、容器載置部材54は、案内部541と、底部542と、スリット543と、を備えている。
[Configuration of container mounting member 54]
Next, the configuration of the
Fig. 10 is a perspective view showing the configuration of the
As shown in FIGS. 10( a ) and 10 ( b ), the
案内部541は、一対のガイド部として構成される。この案内部541は、移送位置P1側から解放位置P2側に向かってその幅が狭まっていくテーパ状の形状をしており、容器を解放位置P2に案内できる構造となっている。また、この案内部541の解放位置P2側の先端は中心に向かって内側に折り曲げられた形状を有しており、図10(b)に示すように、この折り曲げ部分で容器を保持することができる。本実施形態では、この容器が保持されている位置が、解放位置P2に相当する。そのため、多関節ロボット30は、この案内部541容器が保持された状態において、具材を容器に解放する。
The
底部542は、移送機構50が移送を行う際に、容器の移送面として機能する。また、底部542には、複数のスリット543が設けられている。このスリット543により、仮に解放位置P2において、解放された具材そのものや具材の汁気等が飛散したとしても、その飛散した具材や汁気等は、スリット543からさらに鉛直下方に落下するので容器の底部に具材が付着することを防止できる。
The bottom 542 functions as the transfer surface of the container when the
また、容器載置部材54の、移送位置P1側の先端部分は、鉛直上方に隆起した山型の形状となっている。仮に、このような形状ではなく、平坦な形状の場合、搬送面の高さと、作業台の天面の高さが多少でも相違していると、その部材は、一方から他方に傾いた形状となり、他方から一方側にスライドさせることが困難となる。これに対して、容器載置部材54は、この山型の形状を乗り越えれば他方に下っていくようにスライドすることになるので、搬送面の高さと、作業台の天面の高さが多少相違していたとしても、この相違を吸収して、容器を適切にスライドして移送できる。また、移送後も解放位置P2側にスライドしようとする力が維持されるので、案内部541による容器の保持を、より安定したものとできる。
このように、本実施形態では、容器載置部材54も特徴的な構造とすることで、より確実に容器の移送や、解放時の容器の保持を実現することができる。
In addition, the tip of the
In this manner, in this embodiment, the
[載置部55の構成]
次に、載置部55の構成の詳細について説明をする。
図11は、載置部55の構成を示す斜視図である。載置部55は、多関節ロボット30に隣接する位置に配置される。例えば、図1において収容容器20が載置される位置に載置部55は配置される。
図11(a)及び(b)には、載置部55に加えて、多関節ロボット30、解放位置P2、設置台を図示する。なお、解放位置P2に設置される容器載置部材54については、図示を省略する。
[Configuration of placement unit 55]
Next, the configuration of the
Fig. 11 is a perspective view showing the configuration of the
11A and 11B show the articulated
図11(a)に示すように、載置部55は、設置台の上に配置される。また、載置部55は、凹型形状となった部分を有している。本実施形態では、上面視で矩形の形状となるように凹型形状が構成されている。また、凹型形状の周囲の三面が壁面を構成しており、他の一面には、持ち手状の部材が配置されている。この持ち手状の部材は、把持システム1を設置する際に、設置台と共に、多関節ロボット30を移動させる際の持ち手として機能する。このような載置部55の形状は、例えば、板金を加工することで実現される。
As shown in FIG. 11(a), the mounting
図11(b)に示すように、把持システム1を実際に稼動する際には、載置部55の凹型形状に、収容容器20が載置される。収容容器20内部には、具材(収容容器の構成を明確とするべく図示を省略する)が収容されている。多関節ロボット30は、この収容容器20から具材を把持し、解放位置P2において、把持した具材を解放する。
この場合に、把持部材31aの移送の妨げとならないように、凹型形状に載置された場合に、収容容器20の最も高い位置が、把持部材31aの移送時の位置よりも低い位置となるように、凹型形状を構成することが望ましい。
11(b), when the grasping
In this case, it is desirable to configure the concave shape so that when placed on the concave shape, the highest position of the
また、解放の際に飛び散った具材が、載置部55の凹型形状に落下するように、凹型形状に載置された場合に、把持部材31aの解放時の位置が、収容容器20の最も高い位置よりも低い位置となるように、凹型形状を構成することが望ましい。
このような構成にすることで、把持や解放時に具材そのものや具材の汁気が飛散したとしても、飛散した汁気等は、多関節ロボット30に隣接する凹型形状に蓄積することになる。そのため、載置部55の外部に汁気等が漏れてしまうことを抑制することができる。
In addition, it is desirable to configure the concave shape so that when placed on the concave shape, the position of the gripping
With this configuration, even if the ingredients themselves or the juices of the ingredients splash when gripping or releasing them, the splashed juices and the like will accumulate in the concave shape adjacent to the articulated
また、図11に持ち手状の部材がある面の側面からの拡大図を図示しているが、ここに表されているように、載置部55の端部は、台座部58を構成する壁面もよりも突出するように構成されている。そのため、仮に凹型形状に蓄積した汁気等がこの面からこぼれてしまっても、こぼれた汁気等が台座部58に接触して台座部58を汚すことはない。そのため、例えば、台座部58の内部に汁気等が接触すると問題が生じる可能性がある電気機器(例えば、アクチュエータ51の制御機器等)を格納することも可能となる。
また、収容容器を凹型形状に載置することで、把持や解放時にロボットアーム32や把持部材31aが、仮に誤って収容容器に衝突してしまったような場合でも、収容容器の位置は凹型形状の周囲の三面の壁面により保持される。そのため、接触に伴い収容容器の位置がズレてしまうことを防止できる。
11 is an enlarged side view of the surface with the handle-like member, and as shown there, the end of the mounting
Furthermore, by placing the storage container on the concave shape, even if the
なお、図11に示した載置部55の構成は、一例に過ぎずこれに限られない。例えば、凹型形状の周囲の四面が全て壁面を構成していてもよい。他にも、例えば、収容容器が円筒形の形状であれば、凹型形状も上面視で丸形の形状となるようにしてもよい。また、上述の説明では、凹型形状との文言を用いているが、これは、凹型形状と称した部分に収容容器を載置した場合に、収容容器の底面の周囲に、底面よりも高さのある部分(すなわち、壁面ないし隆起した部分)があるという、広い概念を含む文言であることを意図して用いられる。
The configuration of the mounting
[拡張部材60の構成]
次に、拡張部材60の構成の詳細について説明をする。
図12は、拡張部材60の構成を示す斜視図である。拡張部材60は、収容容器20に取り付けて利用される。そして、図13、及び図14は、拡張部材60を収容容器20に対して取り付ける様子を示す斜視図である。
[Configuration of the expansion member 60]
Next, the configuration of the
Fig. 12 is a perspective view showing the configuration of the
図12に示すように、拡張部材60は、拡張部61と、第1着脱部62と、第2着脱部63と、を備えている。また、第1着脱部62は、挟持部621,622,623を備えている。さらに、第2着脱部63は、挟持部631,632,633を備えている。
As shown in FIG. 12, the
拡張部61は、鉛直上方に延在する板状の部材であり、第1着脱部62によって収容容器20の開口面を構成する複数の辺(すなわち、開口面の縁)の、何れかの辺に取り付けられた際に、鉛直上方に延在する壁面を構成する。これにより、その開口面を構成する辺は鉛直方向にて上がることになる。すなわち、拡張部61は、開口面を鉛直方向に拡張することができる。
また、拡張部61は、鉛直上方に向かうにしたがって収容容器20の外側に傾斜する形状となっている。そのため、第1着脱部62によって収容容器20の開口面を構成する複数の辺の、何れかの辺に取り付けられた際に、拡張部61は、収容容器20の水平方向の外側に広がる壁面を構成する。これにより、その開口面を構成する辺は水平方向にて広がることになる。すなわち、拡張部61は、開口面を水平方向に拡張することができる。
結論として、拡張部61は、このような鉛直上方に延在する板状の部材であって、且つ、鉛直上方に向かうにしたがって収容容器20の外側に傾斜する形状を有していることから、収容容器20に取り付けられた場合に、収容容器20の開口面を鉛直上方と水平方向の双方について拡張することができる。
The
Further, the
In conclusion, the
第1着脱部62は、拡張部61及び第1着脱部62を、第2着脱部63を介して収容容器20に取り付け及び取り外しするための部分である。第1着脱部62が備える、挟持部621,622,623は板バネとして機能し、第2着脱部63を介して収容容器20に取り付けられた場合に、第2着脱部63を介して収容容器20の壁面を挟み込む力を作用させる。以下では、この挟み込む力を「挟持力」と称する。ここで、挟持部621,623は、収容容器20の内壁面に取り付けられ、外側に向かって挟持力を作用させる。一方で、挟持部623は、収容容器20の外壁面に取り付けられ、内側に向かって挟持力を作用させる。図中では、この挟持力の作用する方向を、矢印にて図示する。
The first
第2着脱部63は、第2着脱部63自身を、収容容器20に取り付け及び取り外しするための部分である。第2着脱部63が備える、挟持部631,632,633は、第1着脱部62が備える各挟持部と同様に、板バネとして機能し、収容容器20に取り付けられた場合に、挟持力を作用させる。ここで、挟持部631,633は、収容容器20の内壁面に取り付けられ、外側に向かって挟持力を作用させる。一方で、挟持部633は、収容容器20の外壁面に取り付けられ、内側に向かって挟持力を作用させる。
The second
このように、第1着脱部62と、第2着脱部63では、互い違いに異なる方向に挟持力が作用するように、各挟持部が配置されている。すなわち、内側から外側への挟持力、外側から内側への挟持力、そして、内側から外側への挟持力、というように挟持力が作用するように、各挟持部が配置されている。これにより、第1着脱部62と、第2着脱部63は、収容容器20に取り付けられ場合に、取り付け状態を安定させ、着実な取り付けを実現することができる。また、これら各挟持部を、板バネという簡易な機構によって実現することができる。
In this way, the first
[拡張部材60の取り付け]
図13(a)に収容容器20の形状を示す。収容容器20は、本実施形態特有の収容容器により実現されてもよいが、一般的に利用されている汎用の収容容器によって実現することができる。そのため、既存の収容容器を、そのまま本実施形態の収容容器20として利用でき、不必要なコストが生じることはない。
収容容器20は、通常、載置した場合に、鉛直上方の面が開口面となった、直方体の容器として形成される。また、収容容器20には、作業者による運搬や載置が容易となるように、対向する2つの側方の外壁面等に持ち手が配置される。作業者は、収容容器20を交換する際に、この持ち手を握った安定した状態で、運搬や載置部55への載置を行うことができる。
[Attachment of the extension member 60]
13A shows the shape of the
The
図13(b)に示すように、収容容器20を利用する際には、容器カバーが取り付けられ、容器カバーによって収容容器20の内壁面が覆われる。これは、食品の衛生面を管理する目的や、収容容器20の内壁面への具材の付着を防止し、収容容器20の洗浄を容易とするためである。容器カバーは、ポリエチレン等の樹脂素材で構成された、シート状のカバーにより実現される。
As shown in FIG. 13(b), when the
作業者は、洗浄済みの収容容器20に容器カバーを取り付け、その後、容器カバーに覆われた収容容器20内部の収容空間に具材を収容する。なお、収容容器20の形状、及び拡張部材60の取り付けの様子を明確とするために、図13及び図14では、具材については、図示を省略する。
この時点で、容器カバーは、収容容器20の開口面において特に保持されていない。そのため、容器カバーと収容容器20の間には隙間が発生し、容器カバーが弛んだ状態となっている。
The worker attaches a container cover to the cleaned
At this point, the container cover is not particularly held on the opening surface of the
次に、図14(c)に示すように、まず拡張部材60の第2着脱部63が収容容器20に取り付けられる。第2着脱部63が備える、挟持部631,632,633は、上述したように挟持力を作用させ、収容容器20の開口面を構成する複数の辺の、何れか辺に対して取り付けられる。これにより、第2着脱部63は、収容容器20に取り付けられると共に、収容容器20の開口面において容器カバーを保持する。そのため、保持前に存在していた容器カバーのたるみを解消することができる。また、図示するように第2着脱部63の各挟持部は、収容容器20に取り付けられた場合に、収容空間下方の深い位置まで延在する形状となっている。この形状により、より確実に、容器カバーを保持することが可能となっている。
Next, as shown in FIG. 14(c), the second
そのため、その後に行われる、作業者による運搬や、多関節ロボット30による各種動作の過程において、容器カバーが収容容器20を覆っている状態を維持し、容器カバーが捲れ上がるような問題を防止することができる。
As a result, during subsequent transportation by the worker and various operations by the articulated
次に、図14(d)に示すように、次に、拡張部61及び第1着脱部62が、収容容器20に対して取り付けられる。第1着脱部62が備える、挟持部621,622,623は、既に収容容器20に取り付けられている第2着脱部63の各挟持部を、さらに外側から挟持することで収容容器20への取り付けを実現する。すなわち、厳密には、拡張部61及び第1着脱部62は、第2着脱部63を介して収容容器20に取り付けられる。
Next, as shown in FIG. 14(d), the
このようにして、拡張部材60は、収容容器20に対して取り付けられる。そして、図12を参照して上述したように、この拡張部材60の拡張部61は、鉛直上方に延在する板状の部材であって、且つ、鉛直上方に向かうにしたがって収容容器20の外側に傾斜する形状を有していることから、図14(d)に示すように、開口面の取り付けられた辺を鉛直上方と水平方向の双方について拡張することができる。
なお収容容器20が収容する具材が全て把持された場合には、収容容器20を交換することになる。この場合には、上記の取り付けとは逆の手順を実行することで、拡張部材60を取り外すことができる。
In this manner, the
When all of the ingredients contained in the
以上説明したように、拡張部材60は、必要に応じて適宜着脱することができる。例えば、作業者が収容容器20の持ち手を握る際に、拡張部材60が取り付けられていると、拡張部材60と作業者の腕とが干渉して、作業者の作業を妨げてしまう。そのため、作業者が持ち手を握りながら収容容器20を運搬する際や、収容容器20を載置部55に載置する際には拡張部材60を取り外しておく。これにより、拡張部材60によって、作業者が収容容器20の持ち手を持つことを妨げることはない。なお、この場合に、第2着脱部63だけを取り付けておくようにしてもよい。これにより、作業者が収容容器20の持ち手を持つことを妨げることなく、且つ、容器カバーを保持することができる。
As described above, the
他にも、収容容器20や拡張部材60の洗浄を行う際に拡張部材60を取り外しておくとよい。これにより、収容容器20と拡張部材60それぞれを別個に洗浄することができ、洗浄作業が容易となる。
このように、拡張部材60を、必要に応じて適宜着脱することで、作業者の利便性を向上させることが可能となる。
In addition, it is advisable to remove the
In this way, by appropriately attaching and detaching the
なお、上述の説明では容器カバーを取り付ける場合を例にとって説明したが、本実施形態において容器カバーの取り付けは必須ではなく、容器カバーを取り付けない場合であっても本実施形態を適用することが可能である。 In the above explanation, the case where a container cover is attached is taken as an example, but the attachment of a container cover is not essential in this embodiment, and this embodiment can be applied even if a container cover is not attached.
[拡張部材60の作用効果]
図15は、拡張部材60を取り付けることによる作用効果について示す模式図である。図15は、図8と同様に上面から俯瞰した図であり、ベルトコンベア2における搬送の下流方向を紙面の下側として、収容容器20、多関節ロボット30、及び容器載置部材54を示す。なお、収容容器20は、多関節ロボット30に隣接した位置の載置部55に載置された状態である。
[Function and effect of the expansion member 60]
Fig. 15 is a schematic diagram showing the effect of attaching the
収容容器20は、4つの辺によって矩形の開口面を構成している。この開口面を構成するする4つの辺を、それぞれ第1の辺~第4の辺と称する。本例では、拡張部材60は、第1の辺に取り付けられている。そして、図14(d)に示したように、この拡張部材60の拡張部61は、鉛直上方に延在する板状の部材であって、且つ、鉛直上方に向かうにしたがって収容容器20の外側に傾斜する形状を有していることから、第1の辺の開口面を鉛直上方と水平方向の双方について拡張することができる。
The
次に、この拡張部材60と、多関節ロボット30が実行する把持に関する動作との関係について説明する。多関節ロボット30は、把持を行うにあたって、ロボットアーム32の駆動により、収容容器20の中央付近に把持部材31aを移動する。
Next, the relationship between the
そして、図中に「(1)把持」として示すように、把持部材31aを用いた把持動作が行われる。また、把持をした具材の重量が規定量でない場合には、一度把持した具材をその場で解放し、再度の把持が行われる。
次に、「(2)除去」として示すように、把持部材31aを上下動させることで、把持部材31aに付着した具材を落下させる除去動作が、必要に応じて行われる。
Then, as shown in the figure as "(1) Grasp", a gripping operation is performed using the gripping
Next, as shown by "(2) Removal", a removal operation is performed as necessary in which the gripping
これら把持動作(解放動作及び再把持動作を含む)及び除去動作は、収容容器20の開口面中央付近において行われるため、具材が収容容器20の外側に飛び散る可能性は低い。ただし、この場合に、把持部材31aの位置が、収容容器20の最も高い位置よりも低い位置(すなわち、収容容器20の収容空間内)となるようにして、把持動作及び除去動作を行うことにより、具材が収容容器20の外側に飛び散ることを、より一層抑制することができる。
These gripping operations (including the release and re-gripping operations) and removal operations are performed near the center of the opening of the
その後、多関節ロボット30は、具材を把持した把持部材31aをその場で待機させる。そして、移送機構50によって容器載置部材54上の解放位置P2に容器が移送されると、多関節ロボット30は、把持部材31aによる具材の移送を開始する。具材を把持した状態の把持部材31aは、ロボットアーム32が駆動することによって、図中に「把持部材の移送経路」として示す経路によって、把持している具材を移送する。この移送経路は、把持から解放までの動作を迅速に完了するために、把持位置から開放位置までの最短ルート(例えば、可能な限り水平移動のみのルート)であって、ロボットアーム32の駆動速度も最速とすることが望ましい。
また、把持部材31aは可能な限り効率的な把持ができる方向に回転して把持を行う。例えば、把持の際の開閉方向が収容容器20の壁面に沿った方向に回転した状態で把持を行う。そのため、その後、解放に適した方向となるように、把持部材31aは、移送の途中で鉛直方向を回転軸として適宜回転を行う。
Thereafter, the articulated
The gripping
このように、効率的な方法で移送を行った場合、移送経路においてカーブする際に、把持部材31aには大きな遠心力が働く。すると、把持部材31aが十分に把持できていない具材や、把持部材31aに付着している具材が、この遠心力に伴って第1の辺に向かって飛び散り、制御不能となってしまう。
When transporting food in this efficient manner, a large centrifugal force acts on the gripping
しかしながら、本実施形態では、拡張部材60の拡張部61によって、第1の辺の鉛直上方と水平方向の双方について開口面の拡張をしている。そのため、この飛び散った具材は、拡張部61に接触する。そして、拡張部61は、鉛直下方に向かうにしたがって収容容器20の内側に傾斜する形状となっていることから、この接触した具材(すなわち、把持部材31aから飛び散った具材)は、収容容器20の開口面に向かって案内される。これにより、拡張部61は、飛び散った具材を収容容器20の収容空間に落下させることができる。
すなわち、このような拡張部材60の作用効果によって、多関節ロボット30が保持に関する動作(ここでは、保持を実現するための一例である、把持に関する動作)を実行したことに伴って飛び散った具材が、収容容器20の外側に飛び散ることを抑制することができる。
However, in this embodiment, the
In other words, the action and effect of such an
そして、図中で「(5)解放」として示すように、把持部材31aは、把持している具材を解放する。なお、解放の際に飛び散った具材が、載置部55の凹型形状に落下するように、把持部材31aの解放時の位置が、収容容器20の最も高い位置よりも低い位置となるようにすることが望ましい。これにより、載置部55の外部に汁気等が漏れてしまうことを抑制することができる。
Then, as shown in the figure as "(5) Release", the gripping
また、本例では、拡張部材60は、第1の辺に取り付けられていることを想定した。これに一例に過ぎず、他の辺についても、拡張部材60を取り付けるようにしてもよい。例えば、第2の辺に、拡張部材60を取り付けることで、把持動作や除去動作に伴い飛び散った具材を収容容器20の収容空間に落下させることができる。この場合、把持部材31aの位置が、拡張部材60の最も高い位置よりも低い位置となるようにして、把持動作及び除去動作を行うことにより、具材が収容容器20の外側に飛び散ることが、より一層抑制することができる。
In this example, it is assumed that the
他にも、例えば、第4の辺に、拡張部材60を取り付けることで、解放動作に伴い飛び散った具材を載置部55の凹型形状に落下させることができる。この場合、把持部材31aの位置が、拡張部材60の最も高い位置よりも低い位置となるようにして、解放動作を行うことにより、具材を、より確実に載置部55の凹型形状に落下させることができる。
In addition, for example, by attaching an
また、拡張部材60の横方向の長さは、必ずしも各辺の長さと同じでなくてもよい。例えば、第4の辺に取り付ける拡張部材60の長さを第4の辺の長さよりも短くし(例えば、第4の辺の半分の長さとし)、第4の辺の多関節ロボット30の近傍の位置に取り付けるようにしてもよい。これにより、多関節ロボット30側への飛び散りを抑制できる共に、把持部材の移送経路を妨げることがない。
The horizontal length of the
あるいは、他の辺(例えば、第3の辺)に、第2着脱部63のみを取り付けるようにしてもよい。これにより、対向する辺(例えば、第1の辺と、第3の辺)から、均等な力でバランスよく容器カバーを保持することが可能となる。
Alternatively, only the second
以上、拡張部材60の作用効果について説明をした。なお、このような拡張部材60が存在しない一般的な技術の場合には、飛び散りを抑制するために、移送速度を低下させる等の手段を講じる必要がある。しかしながら、本実施形態では、拡張部材60が存在することから、移送速度を低下させるような必要はない。従って、本実施形態によれば、多関節ロボット30の生産性を向上させることも可能となる。
The above describes the effect of the
次に、収容容器20のサイズをより大きいものにする場合と、本実施形態のように拡張部材60を着脱するようにする場合との違いについても説明する。
仮に、収容容器20のサイズを、例えば、通常よりも高さがある特別なサイズとすると、容器カバーが適合しなくなるという問題がある。一般的な汎用の収容容器20は規格品であり、その大きさ(例えば、容器サイズの縦横比や容量)が予め定まっている。そして、容器カバーもこれら規格品のサイズに合致するサイズで販売されている。そのため、収容容器20を特別なサイズとすると、容器カバーもこれに合わせた特別なサイズとする必要が生じ、コスト面で不利益がある。また、載置部55の形状等も変更する必要があり、システム全体としての汎用性が低くなってしまう。
Next, the difference between a case in which the size of the
If the size of the
また、仮に、収容容器20のサイズを、例えば、通常よりも高さがある特別なサイズとしたとしても、作業者がその高さに応じて収容空間内が満たされるまでより多量の具材を収容してしまうおそれがある。このような状態では、収容された具材を収容面付近で把持や移送することになり、具材の飛び散りを抑制することはできない。すなわち、収容容器20のサイズを、例えば、通常よりも高さがある特別なサイズとした意味を失ってしまう。
これに対して、本実施形態のように着脱可能な拡張部材60を用いるのであれば、これらの問題は発生しない。この観点からも、着脱可能な拡張部材60を用いることについて、優位性があるといえる。
Even if the size of the
In contrast, if a
[全体動作]
次に、把持システム1の全体動作を説明する。
図16は、把持システム1が実行する具材盛り付け処理の流れを示すフローチャートである。具材盛り付け処理は、例えば、作業者によって具材盛り付け処理を開始させる操作が行われたことを契機として開始される。
[Overall operation]
Next, the overall operation of the
16 is a flowchart showing the flow of an ingredient plating process executed by the
具材盛り付け処理が開始されると、図16のステップS11において、多関節ロボット制御部154は、具材盛り付け処理における一連の動作を実行するための動作用のデータ(動作パターンのデータ及びハンド31の差し込み量のデータ等)をパラメータ記憶部171から読み込むことで、具材を把持するための準備を行う。
When the ingredient placement process is started, in step S11 of FIG. 16, the articulated
ステップS12において、多関節ロボット制御部154は、動作パターンのデータに従って、収容容器20の収容空間へ、ハンド31を移送する。
In step S12, the articulated
ステップS13において、具材状態判定部152は、収容容器20の収容空間における具材の状態を示す具材状態マップを履歴DB172から読み込むことで、収容容器20の収容空間における具材の状態を認識する。具材状態判定部152は、その後も、センサ情報取得部151が取得した、力センサ30Bによって計測された具材からの反力のデータに基づいて、具材の状態の認識を継続する。
In step S13, the ingredient
ステップS14において、多関節ロボット制御部154は、ステップS11において読み込んだ動作パターンのデータと、ステップS13において認識した収容容器20の収容空間における具材の状態とに基づいて、具材に対して把持部材31aを差し込む深さを決定する。
ステップS15において、多関節ロボット制御部154は、決定された差し込み深さまで、具材に対して把持部材31aを差し込む。この場合、例えば、多関節ロボット制御部154は、多関節ロボット30の制御パラメータ(関節の回転角度等)から差し込み量を算出したり、ステップS12で具材の表面を検出して差し込みを開始してからの経過時間から差し込み量を算出したりすることが可能である。
ステップS16において、多関節ロボット制御部154は、把持部材31aを閉じて具材を把持する。
In step S14, the articulated
In step S15, the articulated
In step S16, the articulated
ステップS17において、具材量判定部153は、把持している把持具材の重量(物理量)を計測し、規定量の具材が把持されているか否かを判定する。規定量の具材が把持されているとは、例えば、目標とする重量に対して、把持した具材の重量が所定誤差以内(±15%以内等)にあることをいう。ただし、把持部材31aに具材が粘着して解放されないケースを考慮し、把持した重量が規定量よりも多い場合の誤差を少ない場合の誤差よりも大きく設定することとしてもよい。
In step S17, the ingredient
規定量の具材が把持されている場合は、ステップS17においてYesと判定され、処理はステップS18に進む。なお、この場合に、必要であれば付着具材の除去動作を行ってからステップS18に進むようにしてもよい。一方で、規定量の具材が把持されていない場合は、ステップS17においてNoと判定され、処理はステップS14から再度行われる。この場合、把持している把持具材が規定量より超過しているのであれば、再度行われるステップS14において、差し込み深さはより浅くなるように再決定される。一方で、把持している把持具材が規定量より不足しているのであれば、再度行われるステップS14において、差し込み深さはより深くなるように再決定される。 If the specified amount of ingredients is grasped, step S17 is judged as Yes, and the process proceeds to step S18. In this case, if necessary, the attached ingredients may be removed before proceeding to step S18. On the other hand, if the specified amount of ingredients is not grasped, step S17 is judged as No, and the process is repeated from step S14. In this case, if the grasped ingredients exceed the specified amount, the insertion depth is re-determined to be shallower in the re-execution of step S14. On the other hand, if the grasped ingredients are less than the specified amount, the insertion depth is re-determined to be deeper in the re-execution of step S14.
なお、ステップS14~ステップS17を繰り返す過程で、前回よりも把持部材31aを具材に深く差し込んだとしても、規定量の具材を把持できない場合(規定量を取るために必要な差し込み深さよりも、把持予定位置における具材の深さが浅い場合)等には、具材表面の複数箇所から具材を把持することにより、複数回で把持した合計の具材の量が規定量となるように制御することも可能である。この場合、例えば、具材の表面における複数箇所に把持部材31aを差し込む深さの合計(差し込み量の合計)が、一度で規定量の具材を把持する場合に把持部材31aを具材に差し込む深さと同一となるように制御することができる。また、例えば、2箇所目以降の把持を行う場合に、把持済みの具材を次の把持予定位置に一旦解放し、解放した具材が存在する具材の表面に対して、一度で規定量の具材を把持する場合に差し込む深さまで把持部材31aを具材に差し込み、規定量の具材を改めて一度で把持するように制御することも可能である。
In addition, in the process of repeating steps S14 to S17, even if the gripping
ステップS18において、移送機構制御部155は、容器検出センサ41,42の検出結果に基づいて、移送位置P1において容器が検出されたか否かを判定する。容器が検出された場合は、ステップS18においてYesと判定され、処理はステップS19に進む。一方で、容器が検出されていない場合は、ステップS18においてNoと判定され、処理はステップS18の判定を繰り返す。
In step S18, the transfer
ステップS19において、移送機構制御部155は、具材検出センサ44の検出結果に基づいて、すでに具材が盛り付けられている容器であるか否かを判定する。具体的には、移送機構制御部155は、具材がすでに盛り付けられている場合を想定した、搬送面からの具材の高さについて閾値を設定する。そして、移送機構制御部155は、具材検出センサ44の検出結果に基づいて、一定時間この閾値を超える高さが検出され続けた場合に、具材がすでに盛り付けられていると判定する。
なお、例えば、空の容器のある程度の高さのある部分(例えば、容器の周縁部)が、仮にこの閾値を超えたとしても、それは、短時間に過ぎず一定時間未満となる。従って、この空の容器について、具材がすでに盛り付けられていると、誤って判定してしまうことを防止することができる。この場合、この一定時間の長さは、例えば、容器検出センサ41,42が容器を検出してから、この容器が搬送されて移送位置P1を通り過ぎてしまうまでの時間よりも短い時間の範囲で適宜設定することができる。
In step S19, the transfer
For example, even if a part of an empty container with a certain height (for example, the periphery of the container) exceeds the threshold value, it will only be for a short time and will be less than the certain time. Therefore, it is possible to prevent the empty container from being erroneously determined to already have ingredients in it. In this case, the length of the certain time can be appropriately set within a range of time that is shorter than the time from when the
すでに具材が盛り付けられている場合は、ステップS19においてYesと判定され、処理はステップS18に戻り、ステップS18の判定を再度行う。このようにステップS19においてYesと判定された場合、具材が盛り付けられている容器は、移送機構50第1移送部材531と第2移送部材532の間を通過して、そのままベルトコンベア2の下流に搬送される。一方で、具材が盛り付けられていない場合は、ステップS19においてNoと判定され、処理はステップS20に進む。
なお、この判定を行う理由であるが、上述したように、1つのベルトコンベア2に対して、複数の多関節ロボット30が配置され、これら複数の多関節ロボット30が協働して作業しているような場合に、すでに上流の多関節ロボット30によって具材が盛り付けられている容器が搬送されてくる可能性があるからである。
If ingredients have already been served, the determination in step S19 is Yes, and the process returns to step S18, and the determination in step S18 is performed again. If the determination in step S19 is Yes in this way, the container with the ingredients served passes between the
The reason for making this determination is that, as mentioned above, when multiple articulated
ステップS20において、移送機構制御部155は、移送機構50を駆動させ、容器を移送位置P1から解放位置P2に移送させる。
In step S20, the transfer
ステップS21において、多関節ロボット制御部154は、解放位置P2において容器への解放を実行する。
なお、少なくともステップS15~ステップS20の間において、図15を参照して説明したように、拡張部材70により、多関節ロボット30が把持に関する動作を実行した場合に、収容容器20の外部に飛び散るはずの具材を収容容器20の開口面(すなわち、収容容器20の内部)に落下させることが可能となる。
In step S21, the articulated
As described with reference to FIG. 15, at least between steps S15 and S20, when the articulated
ステップS22において、移送機構制御部155は、解放により具材が盛り付けられた容器を、移送位置P1に移送可能なタイミングか否かを判定する。この判定を行う理由であるが、単に多関節ロボット30による解放が終了したことのみを条件として、容器を移送位置P1に移送してしまうと、移送位置P1に運搬された他の容器(他の空容器又は他の多関節ロボット30が具材を盛り付け済みの容器)と衝突してしまう可能性があるからである。そこで、移送機構制御部155は、容器検出センサ41,42の検出結果に基づいて、他の容器が、移送位置P1に運搬されていないことや、移送位置P1に運搬される直前ではないことを確認できたこと条件として、容器を移送位置P1に移送可能なタイミングであると判定する。これにより容器同士の衝突という事態の発生を防止することができる。
In step S22, the transfer
容器を移送位置P1に移送可能なタイミングであると判定されない場合は、ステップS22においてNoと判定され、処理はステップS22の判定を繰り返す。一方で、容器を移送位置P1に移送可能なタイミングであると判定された場合は、ステップS22においてYesと判定され、処理はステップS23に進む。 If it is not determined that the timing is right to transfer the container to the transfer position P1, then the determination in step S22 is No, and the process repeats the determination in step S22. On the other hand, if it is determined that the timing is right to transfer the container to the transfer position P1, then the determination in step S22 is Yes, and the process proceeds to step S23.
ステップS23において、移送機構制御部155は、移送機構50を駆動させ、容器を解放位置P2から移送位置P1に移送させる。容器(ここでは、具材を盛り付け済みの容器)は、移送位置P1に移送されると、ベルトコンベア2の搬送面に再度載置され、ベルトコンベア2の下流に向かって搬送される。
In step S23, the transfer
ステップS24において、記録制御部156は、具材盛り付け処理において取得された制御に関するパラメータ及び盛り付けられた具材の重量の計測データ(履歴データ)を履歴DB172に記憶する。また、記録制御部156は、収容容器20の収容空間における具材の状態を示す具材状態マップを更新し、この更新後の具材状態マップも履歴DB172に記憶する。なお、この場合に、盛り付けられた具材の重量に過不足がある場合には、作業者に対してアラートを出力する等してもよい。
In step S24, the
ステップS25において、多関節ロボット制御部154は、具材盛り付け処理を終了する条件に適合したか否かを判定する。この場合、具材盛り付け処理を終了する条件としては、予定された数の惣菜の容器に具材を盛り付けたこと、あるいは、作業者によって具材盛り付け処理を終了させる操作が行われたこと等を定義することができる。
具材盛り付け処理を終了する条件に適合していない場合は、ステップS25においてNoと判定されて、処理はステップS12から再度行われる。一方で、具材盛り付け処理を終了する条件に適合している場合は、ステップS25においてYesと判定されて、具材盛り付け処理は終了する。
In step S25, the articulated
If the condition for terminating the ingredient plating process is not met, the result in step S25 is No, and the process is repeated from step S12. On the other hand, if the condition for terminating the ingredient plating process is met, the result in step S25 is Yes, and the ingredient plating process is terminated.
以上のように、本実施形態に係る把持システム1は、拡張部材60の拡張部61によって、第1の辺の鉛直上方と水平方向の双方について拡張をしている。そのため、飛び散った具材を収容容器20の収容空間に落下させることができる。
すなわち、本実施形態に係る把持システム1は、多関節ロボット30が保持に関する動作(ここでは、保持を実現するための一例である、把持に関する動作)を実行したことに伴って飛び散った具材が、収容容器20の外側に飛び散ることを抑制することができる。
As described above, the gripping
In other words, the holding
[変形例1]
上述した本実施形態において、図12等を参照して拡張部材60の構成を説明したが、これに限られない。例えば、拡張部61を適切に収容容器20に取り付けられるのであれば、拡張部材60の構成を適宜変更することができる。
[Modification 1]
In the above-described embodiment, the configuration of the
図17は、拡張部材60の変形例である、拡張部材60aの構成を示す斜視図である。
図17に示すように、拡張部材60aは、拡張部61aと、第1着脱部62aと、第2着脱部63aと、を備えている。また、第1着脱部62aは、各挟持部に代えて、差込部621a,622aを備えている。第2着脱部63aは、挟持部631a,632a,633aを備えている。
FIG. 17 is a perspective view showing the configuration of an
17, the
拡張部61aについては、上述した実施形態の拡張部61と同様である。
差込部621a,622aは、鉛直下方に突出した板状の部分である。これら差込部621a,622aは、各挟持部と異なり、特に板バネ等の機能を備える必要はない。
挟持部631a,632a,633aは、上述した実施形態の挟持部631,632,633と同様に、板バネとして機能し、収容容器20に取り付けられた場合に、挟持力を作用させる。挟持部631a,633a対応する位置の天面部分には、差込部621a,622aの形状と対応した形状の切り欠きが設けられている。
The extension portion 61a is similar to the
The
The clamping
そして、本変形例では、この切り欠きのそれぞれに、差込部621a,622aのそれぞれを差し込むことで、第1着脱部62aを第2着脱部63aに取り付けることができる。また、引き抜くことで、取り外すことができる。すなわち、抜き差しするのみで、着脱が実現される。
In this modified example, the first detachable part 62a can be attached to the second detachable part 63a by inserting the
収容容器20に取り付ける場合には、上述した実施形態と同様に、まず第2着脱部63aの各挟持部の挟持力により、第2着脱部63aを収容容器20に取り付ける。次に、この第2着脱部63a切り欠きのそれぞれに、差込部621a,622aのそれぞれを差し込むことで、第1着脱部62aは、第2着脱部63aを介して収容容器20に取り付ける。
このような構成であっても、拡張部61を適切に収容容器20に取り付けられる。
When attaching to the
Even with this configuration, the
また、上述した実施形態では、上記の変形例では、作業者の搬送時等に拡張部61aを取り外せるように、2つの着脱部を有する構造としている。これに限らず、拡張部材60を一体型の形状とするようにしてもよい。例えば、上述した実施形態の、拡張部61と第1着脱部62の部分のみで、拡張部材60を実現するようにしてもよい。そして、第1着脱部62を直接収容容器20(を覆う容器カバー)に取り付けるようにしてもよい。
In addition, in the above embodiment and the above modification, the structure has two detachable parts so that the extension part 61a can be removed when the worker transports the device. This is not limited to this, and the
[変形例2]
上述した実施形態において、多関節ロボット30は、把持部材31aを用いた把持を行うことにより、対象物の具材を保持していた。ただし、これは保持部材を用いた保持方法の一例に過ぎない。
これに限らず、多関節ロボット30は、他の保持部材により保持をするようにしてもよい。
例えば、多関節ロボット30は、密着した対象物との間の空間を真空に近づける吸着パッドを保持部材として、対象物を吸着することにより対象物を保持するようにしてもよい。あるいは、例えば、多関節ロボット30は、スプーン形状やレードル形状の部材を保持部材として、対象物を掬うことにより対象物を保持するようにしてもよい。他にも、例えば、多関節ロボット30は、トング形状や爪形状の部材を保持部材として、対象物を挟むことにより対象物を保持するようにしてもよい。
また、多関節ロボット30は、具材以外を対象物として保持をするようにしてもよい。例えば、多関節ロボット30は、電子機器等の工業製品の部品等を対象物として保持をするようにしてもよい。
本変形例によれば、上述した実施形態における把持部材による保持に代えて、これらの保持部材によって対象物の保持が実現される。
[Modification 2]
In the above-described embodiment, the articulated
The present invention is not limited to this, and the articulated
For example, the articulated
Furthermore, the articulated
According to this modification, instead of holding by the gripping members in the above-described embodiment, holding of the object is realized by these holding members.
[変形例3]
上述した本実施形態では、多関節ロボット30は、容器の近傍にて盛り付けを行うことから、ロボットアーム32を伸ばして遠方で盛り付けを行う場合と比べて、より精度の高い動きが実現でき、適切な盛り付けを実現できる。そこで、多関節ロボット30は、このより精度の高い動きを利用して、容器に具材を解放した後に、さらに解放した具材を整形する動作や、解放後に把持部材31aに付着した具材を、容器に残さず解放する動作を行うようにしてもよい。
[Modification 3]
In the above-described embodiment, the articulated
この場合に、解放した具材を整形する動作としては、例えば、一度解放した具材を、容器から再度把持して、さらに再度容器に解放することでより安定した形状に整形する動作が考えられる。他にも、例えば、容器に解放した状態から把持部材31aを閉じながら上昇することで山型の形状に整形する動作が考えられる。他にも、例えば、把持部材31aの先端で解放した具材を突っつくことで、具材同士を強固に結合させ、解放した具材が崩れることを防止する整形動作が考えられる。
In this case, the action of shaping the released ingredients may involve, for example, gripping the released ingredients again from the container and releasing them back into the container to shape them into a more stable shape. Another possible action may involve, for example, lifting the gripping
また、解放後に把持部材31aに付着した具材を、容器に残さず解放する動作としては、例えば、把持部材31aを振動させ、これにより把持部材31aに付着した具材を落下させる動作が考えられる。また、容器の鉛直上方から下降し、その際に急停止することで、慣性力で把持部材31aに付着した具材を落下させる動作が考えられる。
As an operation for releasing the ingredients attached to the gripping
一般的な技術のように、ベルトコンベアの搬送面で盛り付けを行う場合には、このような動作を行うことは困難である。しかしながら、上述した本実施形態では、多関節ロボット30は、容器の近傍にて、停止している容器に対して動作を行うので、これら例示したような複雑な動作をさらに行うことが可能となる。
As with common technology, it is difficult to perform such an operation when plating on the conveyor belt. However, in the above-described embodiment, the articulated
[変形例4]
上述の実施形態において、一対の把持部材31a(すなわち、2つの把持部材31a)を用いることを想定したが、これに限られない。例えば、3つ以上の複数の把持部材31aを用いるようにしてもよい。そして、各把持部材31aの開口部を近づけることで把持動作を行い、各把持部材31aの開口部を遠ざけることで解放動作を行うような構成としてもよい。
この場合、例えば、3つの把持部材31aを用いるのであれば、鉛直上方から俯瞰した場合に、それぞれの中心角が120°の3つの把持部材31aの先端を中央に近づけたり遠ざけたりするようにする。
このようにしても、上述した案内動作等の各動作を実行することができる。
[Modification 4]
In the above embodiment, it is assumed that a pair of gripping
In this case, for example, if three
Even in this way, the above-mentioned guidance operation and other operations can be executed.
[変形例5]
上述の実施形態において、具材状態判定部152は、力センサ30Bによって計測された具材からの反力(すなわち、具材への接触の検出結果)のデータに基づいて、具材の状態を判定するものとしたが、これに限られない。
[Modification 5]
In the above-described embodiment, the ingredient
カメラの設置コスト等が問題とならない場合には、カメラ(すなわち、撮像装置)によって撮影を行うことにより、具材の状態を判定するようにしてもよい。また、上述の実施形態において、多関節ロボット30が把持した具材の重量あるいは惣菜の容器に盛り付けられた具材の重量を重量センサ30Aによって計測するものとしたが、これに限られない。
例えば、撮像装置によって撮像された具材の画像から、具材の体積を推定し、密度と推定された体積を乗算すること等により、具材の重量を算出することも可能である。
この場合、重量センサ30Aを用いることなく、具材の重量を算出する手段を実装することができる。
If the installation cost of the camera is not an issue, the state of the ingredients may be determined by taking an image using a camera (i.e., an imaging device). In the above embodiment, the weight of the ingredients held by the articulated
For example, it is possible to estimate the volume of an ingredient from an image of the ingredient captured by an imaging device, and calculate the weight of the ingredient by multiplying the density by the estimated volume, etc.
In this case, a means for calculating the weight of the ingredient can be implemented without using the
[構成例]
以上のように、本実施形態における拡張部材60は、多関節ロボット30による把持の対象物を収容する収容容器20に着脱可能な拡張部材60であって、第1着脱部62,第2着脱部63と、拡張部61と、を備える。
第1着脱部62,第2着脱部63は、当該拡張部材60を収容容器20に対して取り付け及び取り外しするための部分である。
拡張部61は、収容容器20に取り付けられた場合に、少なくとも鉛直方向において収容容器20の開口面を拡張する形状に構成される。
[Configuration example]
As described above, the
The first
The
これにより、多関節ロボット30によって把持を行う場合に、収容容器20の開口面を少なくとも鉛直方向において開口面を拡張することができる。そのため、多関節ロボット30が把持に関する動作を実行した場合に、収容容器20の外部に飛び散るはずの具材を収容容器20の開口面(すなわち、収容容器20の内部)に落下させることが可能となる。
すなわち、拡張部材60によれば、多関節ロボット30によって把持を行う場合に、把持の対象物が収容容器20の外側に飛び散ることを抑制することができる。
This allows the opening surface of the
In other words, the
また、この拡張部材60は、必要に応じて適宜着脱することができる。例えば、作業者が収容容器20の持ち手を握る際に、拡張部材60が取り付けられていると、拡張部材60と作業者の腕とが干渉して、作業者の作業を妨げてしまう。そのため、作業者が持ち手を握りながら収容容器20を運搬する際や、収容容器20を載置部55に載置する際には拡張部材60を取り外しておく。これにより、拡張部材60によって、作業者が収容容器20の持ち手を持つことを妨げることはない。なお、この場合に、第2着脱部63のみを取り付けておくようにしてもよい。これにより、作業者が収容容器20の持ち手を持つことを妨げることなく、容器カバーを保持することができる。
他にも、収容容器20や拡張部材60の洗浄を行う際に拡張部材60を取り外しておくとよい。これにより、収容容器20と拡張部材60それぞれを別個に洗浄することができ、洗浄作業が容易となる。
このように、拡張部材60を、必要に応じて適宜着脱することで、作業者の利便性を向上させることが可能となる。
Moreover, the
In addition, it is advisable to remove the
In this way, by appropriately attaching and detaching the
拡張部61は収容容器20に取り付けられた場合に、多関節ロボット30が把持に関する動作を実行したことに伴って当該拡張部61に接触させた対象物を、収容容器20の開口面に向かって案内する。
これにより、多関節ロボット30によって把持を行う場合に、把持に関する動作の実行に伴って制御不能となった対象物を、収容容器20の開口面に向かって案内することができる。
When the
As a result, when an object is grasped by the articulated
拡張部61は収容容器20に取り付けられた場合に、多関節ロボット30が把持に関する動作を実行する位置よりも鉛直上方の位置まで収容容器20の開口面を拡張する形状に構成される。
これにより、多関節ロボット30によって把持を行う場合に、把持に関する動作の実行に伴って飛び散った、あるいは、落下した対象物が収容容器20の外側に飛び散ることを、より確実に抑制することができる。
When the
This makes it possible to more reliably prevent an object from scattering or falling outside the
多関節ロボット30が実行する把持に関する動作は、把持している対象物の移送、対象物を把持する把持部材の回転、把持している対象物の解放、及び把持部材に付着した対象物の除去、の少なくとも何れかの動作を含む。
これにより、多関節ロボット30が実行する把持に関する動作において、対象物が飛び散る可能性が高い状況において、制御不能となった対象物が収容容器20の外側に飛び散ることを、より確実に抑制することができる。
The grasping operations performed by the articulated
This makes it possible to more reliably prevent an uncontrollable object from flying outside the
拡張部61は収容容器20に取り付けられた場合に、鉛直上方に向かうに従って水平方向に広がることで、収容容器20の開口面をさらに水平方向にも拡張する形状に構成されている。
これにより、水平方向に飛び散った対象物が収容容器20の外側に飛び散ることを、より確実に抑制することができる。
When the
This makes it possible to more reliably prevent objects scattered horizontally from scattering outside the
第1着脱部62,第2着脱部63は、収容容器20の開口面を構成する複数の辺の、少なくとも1つの辺に対して拡張部61を取り付け可能とする形状に構成される。
これにより、必ずしも全ての辺に拡張部61を取り付けるのではなく、具材が飛び散る可能性の高い辺にのみ拡張部61を取り付けることが可能となる。
The first
This makes it possible to attach the
第1着脱部62,第2着脱部63は、収容容器20に取り付けられた場合に、収容容器20を覆うカバーが収容容器20を覆っている状態を維持する形状に構成される。
これにより、第1着脱部62,第2着脱部63は、拡張部61を収容容器20に取り付けるのみならず、収容容器20を覆うカバーが収容容器20を覆っている状態を維持することができる。
The first
As a result, the first
なお、上述の実施形態及び変形例は、本発明の実施形態の一例であり、本発明の機能を実現する種々の実施形態が本発明の範囲に含まれる。
例えば、上述の実施形態及び変形例において、惣菜を盛り付ける把持システムに本発明を適用する場合を例に挙げて説明したが、本発明は、種々の対象物を把持するシステムに適用することができる。例えば、練ったモルタル、コンクリート、漆喰、粘土等、粘性あるいは粘着性が高い材料を把持するシステムに本発明を適用することができる。本発明は、作業温度又は室温において中粘度以上(5000mPa・s)以上の粘度を有する対象物を把持する際に好適である。
また、上述の実施形態に記載された例を適宜組み合わせて、本発明を実施することが可能である。
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。
換言すると、図3の機能的構成は例示に過ぎず、特に限定されない。すなわち、上述した一連の処理を全体として実行できる機能が把持システム1に備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのような機能ブロックを用いるのかは特に図3の例に限定されない。
また、1つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。
The above-described embodiment and modifications are merely examples of the present invention, and various embodiments that realize the functions of the present invention are included in the scope of the present invention.
For example, in the above-mentioned embodiment and modified example, the present invention has been described as being applied to a gripping system for serving prepared foods, but the present invention can be applied to systems for gripping various objects. For example, the present invention can be applied to a system for gripping highly viscous or adhesive materials such as kneaded mortar, concrete, plaster, clay, etc. The present invention is suitable for gripping objects having a viscosity of medium viscosity or higher (5000 mPa·s) at working temperature or room temperature.
Furthermore, the examples described in the above-described embodiments can be appropriately combined to implement the present invention.
The above-described series of processes can be executed by hardware or software.
In other words, the functional configuration in Fig. 3 is merely an example and is not particularly limited. In other words, it is sufficient that the grasping
Furthermore, one functional block may be configured as a single piece of hardware, a single piece of software, or a combination of both.
一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。
コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。
When the series of processes is executed by software, the program constituting the software is installed into a computer or the like from a network or a recording medium.
The computer may be a computer built into dedicated hardware, or may be a computer capable of executing various functions by installing various programs, such as a general-purpose personal computer.
プログラムを記憶する記憶媒体は、装置本体とは別に配布されるリムーバブルメディア、あるいは、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体等で構成される。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクあるいはフラッシュメモリ等により構成される。光ディスクは、例えば、CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk),Blu-ray Disc(登録商標)等により構成される。光磁気ディスクは、MD(Mini-Disk)等により構成される。フラッシュメモリは、例えば、USB(Universal Serial Bus)メモリあるいはSDカードにより構成される。また、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体は、例えば、プログラムが記憶されているROMやハードディスク等で構成される。 The storage medium that stores the program is composed of removable media distributed separately from the device body, or storage media that is pre-installed in the device body. Removable media is composed of, for example, a magnetic disk, optical disk, magneto-optical disk, or flash memory. Optical disks are composed of, for example, CD-ROMs (Compact Disk-Read Only Memory), DVDs (Digital Versatile Disks), Blu-ray Discs (registered trademark), etc. Magneto-optical disks are composed of, for example, MDs (Mini-Disks), etc. Flash memory is composed of, for example, USB (Universal Serial Bus) memory or SD cards. Storage media pre-installed in the device body is composed of, for example, a ROM or hard disk in which the program is stored.
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
また、本明細書において、システムの用語は、複数の装置や複数の手段等より構成される全体的な装置を意味するものとする。
In this specification, the steps of describing a program to be recorded on a recording medium include not only processes that are performed chronologically according to the order, but also processes that are not necessarily performed chronologically but are executed in parallel or individually.
In addition, in this specification, the term "system" refers to an overall device that is composed of a plurality of devices, a plurality of means, etc.
上記実施形態は、本発明を適用した一例を示しており、本発明の技術的範囲を限定するものではない。すなわち、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができ、上記実施形態以外の各種実施形態を取ることが可能である。本発明が取ることのできる各種実施形態及びその変形は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 The above embodiment shows an example of the application of the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention. In other words, the present invention can be modified in various ways, such as by omission or substitution, without departing from the gist of the present invention, and various embodiments other than the above embodiment can be adopted. The various embodiments and modifications that the present invention can adopt are included in the scope of the invention described in the claims and their equivalents.
1 把持システム、2 ベルトコンベア、10 制御装置、20 収容容器、30 多関節ロボット、30A 重量センサ、30B 力センサ、31 ハンド、31a 把持部材、32 ロボットアーム、40 検出部、41、42 容器検出センサ、43 リフレクタ配置部、44 具材検出センサ、50 移送機構、51 アクチュエータ、52 スライド部材、53 連結部、531 第1移送部材、532 第2移送部材、54 容器載置部材、541 案内部、542 底部、543 スリット、55 載置部、60、60a 拡張部材、61、61a 拡張部、62、62a 第1着脱部、63、63a 第2着脱部、621、622、623、631、632、633、631a、632a、633a 挟持部、621a、622a 差込部、151 センサ情報取得部、152 具材状態判定部、153 具材量判定部、154 多関節ロボット制御部、155 移送機構制御部、156 記録制御部、171 パラメータ記憶部、172 履歴データベース(履歴DB)、711 CPU、712 ROM、713 RAM、714 バス、715 入力部、716 出力部、717 記憶部、718 通信部、719 ドライブ、731 リムーバブルメディア、L1、L2 光路 1 gripping system, 2 belt conveyor, 10 control device, 20 storage container, 30 articulated robot, 30A weight sensor, 30B force sensor, 31 hand, 31a gripping member, 32 robot arm, 40 detection unit, 41, 42 container detection sensor, 43 reflector arrangement unit, 44 ingredient detection sensor, 50 transport mechanism, 51 actuator, 52 slide member, 53 connection unit, 531 first transport member, 532 second transport member, 54 container mounting member, 541 guide unit, 542 bottom, 543 slit, 55 mounting unit, 60, 60a extension member, 61, 61a extension unit, 62, 62a first detachable unit, 63, 63a Second detachable unit, 621, 622, 623, 631, 632, 633, 631a, 632a, 633a clamping unit, 621a, 622a insertion unit, 151 sensor information acquisition unit, 152 ingredient state determination unit, 153 ingredient amount determination unit, 154 articulated robot control unit, 155 transport mechanism control unit, 156 recording control unit, 171 parameter storage unit, 172 history database (history DB), 711 CPU, 712 ROM, 713 RAM, 714 bus, 715 input unit, 716 output unit, 717 storage unit, 718 communication unit, 719 drive, 731 removable media, L1, L2 optical path
Claims (6)
前記保持装置は、前記収容容器内にある前記対象物の保持、保持している前記対象物の移送、前記対象物を保持する部材の回転、及び前記保持する部材に付着した前記対象物の除去、の少なくとも何れかの動作を、保持に関する動作として実行し、
前記拡張部材は、
前記拡張部材を前記収容容器に対して取り付け及び取り外しするための着脱部と、
前記収容容器に取り付けられた場合に、少なくとも鉛直方向において前記収容容器の開口面を拡張する形状に構成された拡張部と、
を備え、
前記拡張部は、前記保持装置が前記保持に関する動作を実行したことに伴って前記拡張部に接触させた前記対象物を、前記収容容器の開口面に向かって案内する、
ことを特徴とする保持システム。 A holding system including a holding device and an expansion member detachable from a container in which an object to be held by the holding device is contained ,
the holding device performs at least one of the following operations as an operation related to holding: holding the object in the container, transferring the held object, rotating a member that holds the object, and removing the object attached to the holding member;
The expansion member is
a detachable portion for attaching and detaching the expansion member to and from the storage container;
an expansion portion configured to expand an opening surface of the storage container at least in a vertical direction when the expansion portion is attached to the storage container;
Equipped with
The expansion unit guides the object that has come into contact with the expansion unit as the holding device executes the holding operation toward an opening surface of the storage container.
A retention system comprising:
前記移送は前記対象物を保持した状態での、前記収容容器上での水平方向への移動を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の保持システム。 The holding device performs at least a transfer of the object being held as an operation related to holding,
The transfer includes moving the object in a horizontal direction on the container while holding the object.
2. The retention system of claim 1 .
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の保持システム。 The holding device performs the holding operation at a position lower than the highest position where the expansion portion expands the opening surface of the storage container in the vertical direction.
3. A retention system according to claim 1 or 2 .
ことを特徴とする請求項1又は2の何れか1項に記載の保持システム。 When the expansion portion is attached to the storage container, the expansion portion is configured to expand horizontally as it moves vertically upward, thereby further expanding the opening surface of the storage container in the horizontal direction.
3. A support system according to claim 1 or 2 .
ことを特徴とする請求項1又は2の何れか1項に記載の保持システム。 The detachable portion is configured to have a shape that allows the expansion member to be attached to at least one of a plurality of sides that constitute an opening surface of the storage container.
3. A support system according to claim 1 or 2 .
ことを特徴とする請求項1又は2の何れか1項に記載の保持システム。 The detachable part is configured to have a shape that maintains a state in which a cover covering the storage container covers the storage container when the detachable part is attached to the storage container.
3. A support system according to claim 1 or 2 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023185132A JP7489685B1 (en) | 2023-10-29 | 2023-10-29 | Retention System |
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JP3112565U (en) | 2005-05-20 | 2005-08-18 | 小川香料株式会社 | Cardboard box funnel |
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