JP2015112510A - 処理判定装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【目的】リサイクルとリユースを含む複数の処理のうち、何れの処理が対象物に適用されるべきかを自動的に判定する。
【解決手段】処理判定装置は、対象物の形状変化と化学的変化を測定するし、測定された形状変化と化学的変化に基づいて、対象物の物理的劣化と化学的劣化の状態を判断する。処理判定装置は、この判断に基づいて、リサイクルとリユースを含む複数の処理種別の中から、対象物に適用する処理種別を選択する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リサイクルあるいはリユースといったような処理種別を判定する処理判定装置およびその制御方法に関する。

従来、廃棄物のリサイクルでは、廃棄物を破砕して小片に分解し、これら小片の比重や遠心力の違いなどを用いて素材ごとに分別した上で、溶解して再生するのが一般的であった。特許文献１には使用済みペットボトルのリサイクル設備として、破砕機を用いてペットボトルを破片に分解し、混合槽で液体と混ぜ合わせ、比重と遠心力によってペット片を他のプラスチック片と分別する装置に関して開示されている。

このようなリサイクル装置では、再生素材の質を高めるために、素材ごとに分別される小片の純度を高めることが必要不可欠である。しかしながら、粉砕された廃棄物から不純物を完全に除去することは困難であり、元の素材と同レベルの品質にまで再生できるのは、大型家電製品の筺体やペットボトルなど一部の素材・部品に限られるのが現状である。そのため、多くの廃棄物は元の素材よりも低位のグレードの素材にリサイクルされることになる。また、低位のグレードの素材へリサイクルされる場合には、繊維やトレイなど、素材の劣化が問題となりにくい対象に再商品化することを余儀なくされていた。

一方、溶解によるリサイクルには燃料が必要であり、プラスチックなどの樹脂の場合、経年劣化などの要因で物性にばらつきが生じるため、高価な調質剤などを添加して物性を回復させる必要が生じる。リサイクルを行うにもエネルギーやコストが必要となり、必ずしも経済的に見合うものであるとは限らない。特に外傷や劣化が少ないような部品については、リサイクルが必ずしも最適な処理ではなく、部品を洗浄した上でそのままの状態で再利用するリユースが望ましい場合もある。特許文献２には、個々の製品の状態によって、リサイクル方法を選定するリサイクル支援装置に関して開示されている。

特許第４５４７０９９号公報 特開２００７−９４７９６号公報

特許文献２のリサイクル支援装置は、環境負荷と製品の使用状況と外観に基づいてリサイクル方法を選定している。しかしながら、製品の劣化状態は、必ずしも通電時間や複写枚数などの使用状況の値に比例するとは限らない。また、製品の外観についても作業員が人手で確認するため、作業員個人の主観に依存する要素が大きく、また、手間もかかるものであった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、リサイクルとリユースを含む複数の処理のうち、何れの処理が対象物に適用されるべきかを自動的に判定する処理判定装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の一態様による処理判定装置は以下の構成を備える。すなわち、
対象の形状変化と化学的変化を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された形状変化と化学的変化に基づいて、前記対象の物理的劣化と化学的劣化の状態を判断する判断手段と、
前記判断手段の判断に基づいて、リサイクルとリユースを含む複数の処理種別の中から、前記対象に適用する処理種別を選択する選択手段と、を備える。

本発明によれば、対象物がリサイクルあるいはリユース処理されるべきか否かを自動的に判定することが可能となる。

第一実施形態の処理判定装置の装置構成を示す図。 第一実施形態の処理判定装置の機能構成例を示す図。 第一実施形態の処理判定装置による処理を示すフローチャート。 第二実施形態の処理判定装置の装置構成を示す図。 第二実施形態の処理判定装置の機能構成を示す図。 第二実施形態の処理判定装置による処理を示すフローチャート。 第三実施形態の処理判定装置の装置構成を示す図。 第三実施形態の処理判定装置の機能構成を示す図。 第三実施形態の処理判定装置による処理を示すフローチャート。 機械的劣化と化学的劣化の組み合わせと判定される処理内容との関係を示す図。 第三実施形態における命令シーケンステーブル、命令テーブルを説明する図。

以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。

［第一実施形態］
第一実施形態による処理判定装置としてのリサイクル・リユース判定装置は、対象物の三次元形状と分光スペクトルとを計測して対象物の劣化状態を検出し、検出された劣化状態に基づいて対象物に適用する処理種別を複数の処理種別から選択する。なお、複数の処理種別としては、たとえば、対象を素材単位で再利用を図るリサイクル、対象をそのまま再利用するリユース、対象の廃棄が挙げられる。

図１は第一実施形態におけるリサイクル・リユース判定装置を実現するための機器構成を説明する図である。図１の機器構成は一例であり、本発明の適用範囲を限定するものではない。

三次元計測装置１０１は、対象物１０８の表面の三次元形状を計測する。三次元計測装置にはスリット光やスポット光を投影するもの、パターン照明を投影するもの、Time-of-flight方式やステレオ方式など数多くの原理に基づくものが存在する。本実施形態においてはそれらのいずれが用いられてもよい。

光源１０２は、近赤外から中赤外までの波長を含む光を発生し、対象物１０８を照明する。本実施形態では光源１０２として、たとえばハロゲンランプが用いられる。分光計測装置１０３は、光源１０２から発せられて対象物１０８上で反射した光について、波長ごとに強度を計測する。分光計測装置１０３はその内部にプリズムや回折格子といった分光素子と、光の強度を検出する検出素子とを備えている。分光素子は入射した光を波長に応じて空間中の異なる位置へと導き、ラインセンサやエリアセンサといった複数の受光部から構成される検出素子がこれらの光の強度を検出し、記録する。これらの波長ごとの反射光の強度（いわゆる分光スペクトル）は対象物１０８の物質の分子構造（化学的組成）に応じて固有のパターンを示す。したがって、この固有パターンを解析することによって、対象物１０８の素材や劣化状態を判定することが可能である。

情報処理装置１０４は、不図示のコンピュータやメモリなどによって構成される。情報処理装置１０４はインターフェース機器（不図示）を介して三次元計測装置１０１、光源１０２、分光計測装置１０３、情報記憶装置１０５、出力装置１０６、搬送装置１０７と接続されており、これらの機器と随時通信することができ、それらの動作を制御する。本実施形態では、情報処理装置１０４は、三次元計測装置１０１や分光計測装置１０３からの入力と、情報記憶装置１０５の情報を参照して、対象物１０８に対する処理種別の選択（リサイクル・リユース判定）を実施し、結果を出力装置１０６に出力する。

情報記憶装置１０５は、ハードディスクなどの補助記憶装置によって構成される。対象物１０８の三次元形状データや分光スペクトルデータなどの情報を保持する。情報処理装置１０４は情報記憶装置１０５が保持する情報を適宜参照することができる。出力装置１０６は、たとえばＬＣＤやＣＲＴなどのディスプレイ装置によって実現される。出力装置１０６は、情報処理装置１０４によるリサイクル・リユース判定処理の結果をユーザに提示するのに用いられる。

搬送装置１０７は、対象物１０８を三次元計測装置１０１および分光計測装置１０３の計測可能範囲内へ搬送する。本実施形態において搬送装置１０７はベルトコンベアなどの装置によって実現され、情報処理装置１０４によって動作・停止の制御が行われる。１０８はリサイクルあるいはリユースあるいは廃棄処理の判定がなされる対象物である。

図２は本実施形態におけるリサイクル・リユース判定装置を実現するための機能要素の構成と機能要素間の関係を模式的に表現した図である。図２において、情報取得部２０１は、本実施形態におけるリサイクル・リユース判定装置が処理する対象物１０８に関する情報を取得する。情報取得部２０１の機能は、たとえば三次元計測装置１０１および分光計測装置１０３、そして情報処理装置１０４によって実現される。すなわち、三次元計測装置１０１によって対象物１０８の三次元形状（より具体的には対象物１０８表面の三次元座標）が取得され、分光計測装置１０３によって対象物１０８の分光スペクトルが取得される。取得されたこれらの情報は、劣化検出部２０２へと送られる。

劣化検出部２０２は、三次元計測装置１０１により測定された三次元形状と、分光計測装置１０３により測定された分光スペクトルデータから、形状変化と化学的変化を検出し、これらに基づいて、対象物１０８の物理的劣化と化学的劣化の状態を判定する。すなわち、劣化検出部２０２は、情報取得部２０１が取得した情報をもとに、パラメータ記憶部２０４の情報（対象物１０８の三次元モデルや素材の分光スペクトルデータ）を参照しながら機械的劣化および化学的劣化の有無あるいは劣化の状態を検出する。なお、劣化検出部２０２の機能は情報処理装置１０４によって実現される。劣化検出部２０２によって測定された劣化状態は判定部２０３へと送られる。

判定部２０３は、劣化検出部２０２によって測定された劣化状態をもとに、パラメータ記憶部２０４が保持する情報を参照して、対象物１０８に対してリサイクルまたはリユースまたは廃棄のいずれの処理がなされるべきかの判定を行う。判定部２０３の機能は情報処理装置１０４によって実現される。判定部２０３によって行われた判定結果は、結果出力部２０５へと送られる。

パラメータ記憶部２０４は、対象物１０８に関するパラメータを保持、記憶する。より具体的には、パラメータ記憶部２０４は対象物１０８の三次元モデル（頂点データや面構成データ）や対象物１０８の素材（分光スペクトルデータ）、劣化判定のための許容値（以下、劣化許容値）などのパラメータを保持している。パラメータ記憶部２０４の機能は情報記憶装置１０５によって実現される。パラメータ記憶部２０４が保持するパラメータは劣化検出部２０２および判定部２０３へと必要に応じて適宜送られる。劣化検出部２０２は情報取得部２０１によって取得した情報とパラメータ記憶部２０４が保持するパラメータとを比較し、劣化状態を判断する。また、判定部２０３も、パラメータ記憶部２０４が保持するパラメータを参照して、対象物１０８のリサイクル、リユース、廃棄処理の判定を行う。

結果出力部２０５は、判定部２０３によって行われた対象物１０８に対する処理種別（リサイクル、リユース、廃棄のいずれか）を出力し、ユーザへと提示する。結果出力部２０５の機能は出力装置１０６によって実現される。

次に劣化検出部２０２によって行われる劣化状態を検出する方法の一例について説明する。劣化検出部２０２は、情報取得部２０１によって得られた情報をもとに、対象物１０８の変形、欠損や大きな傷などの機械的な劣化と、対象物１０８を構成する素材の分子構造の変化に伴う化学的な劣化とを検出し、状態を判断する。

まず、劣化検出部２０２が対象物１０８の三次元形状の変化に基づいて物理的劣化の状態を判断する方法について説明する。劣化検出部２０２は情報取得部２０１から対象物１０８の三次元座標を取得し、パラメータ記憶部２０４から対象物１０８の三次元形状モデルを取得する。劣化検出部２０２は情報取得部２０１からの三次元座標と、パラメータ記憶部２０４からの三次元形状モデルとを照合し、対象物１０８の三次元形状の変化を検出し、劣化状態を判断する。この照合には、たとえばＩＣＰ（Iterative Closest Point）アルゴリズムと呼ばれる手法を用いることができる。ＩＣＰアルゴリズムは数多くの手法が提案されているが、Ｍ推定やロバスト推定などを併用した、データの欠損や変形に影響を受けにくい手法を用いることが好ましい。

劣化検出部２０２は、ＩＣＰアルゴリズムによる計算の収束後に、残差の大きい点が存在する位置の分布から変形、欠損、傷などが生じた不良領域を特定し、対象物１０８全体に対する不良領域の割合を算出する。劣化検出部２０２は、この不良領域の割合がパラメータ記憶部２０４から読み出された劣化許容値（物理的劣化の判定のための許容値）よりも小さければ物理的劣化が小さいと判断し、そうでなければ物理的劣化が大きいと判断する。なお、不良領域の面積的な大きさの他に、不良領域における残差の大きさが物理的劣化の判断に用いられてもよい。

次に、劣化検出部２０２が対象物１０８から計測した分光スペクトルデータに基づいて科学的劣化の状態を判断する方法について説明する。劣化検出部２０２は、情報取得部２０１から対象物１０８の分光スペクトルデータを取得し、パラメータ記憶部２０４から対象物１０８の素材に対応した分光スペクトルデータを取得する。このとき、他からの影響を除去するため、両者の分光スペクトルはある波長を基準とした相対的な値に正規化しておく。劣化検出部２０２は情報取得部２０１からの分光スペクトルデータと、パラメータ記憶部２０４からの分光スペクトルデータとを照合することにより化学的変化を検出し、化学的劣化の状態を判断する。分光スペクトルデータの照合には、例えば２つのスペクトルデータの相互相関を求めることで実現することができる。算出された相互相関の値を一致度とみなし、劣化検出部２０２はこの一致度がパラメータ記憶部２０４から読み出された劣化許容値（化学的劣化の判定のための許容値）よりも小さければ化学的劣化は少ないと判断し、そうでなければ化学的劣化が大きいと判断する。

次に、判定部２０３がリサイクルまたはリユースまたは廃棄の判定を行う処理について説明する。判定部２０３は劣化検出部２０２から物理的劣化の大小の判定結果と、化学的劣化の大小の判定結果とを入力する。判定部２０３はこの両者の劣化状態に基づき、双方の劣化が小さければ対象物１０８に適用される処理種別としてリユース処理を選択する。また、物理的劣化のみが大きく、化学的劣化が小さければ、対象物１０８に適用する処理種別としてリサイクル処理を選択する。上記以外の場合には、判定部２０３は、対象物１０８に適用する処理種別として廃棄処理を選択する。図１０にはこれらの物理的劣化・化学的劣化の状態の組み合わせと、判定される処理内容との関係を表として図示している。

本実施形態では、劣化検出部２０２が参照する物理的劣化と化学的劣化の許容値はあらかじめパラメータ記憶部２０４に設定され保持されたものを用いているがこれに限ら得るものではない。たとえば、判定部２０３の判定が所望の結果でなかった場合、図示しない入力部に判定が誤りであった旨を入力し、劣化検出部２０２がその入力を受けてこの許容値を変更するようにしてもよい。そのようにすることで、対象物１０８を数多く処理するに従い検出精度が向上していく効果を得ることができる。

図３は第一実施形態におけるリサイクル・リユース判定装置の処理の流れを説明するフローチャートである。以下、図３に従って処理の手順を説明する。

ステップＳ３０１において、リサイクル・リユース判定装置の初期化が行われる。すなわち、リサイクル・リユース判定装置が起動し、情報処理装置１０４にリサイクル・リユース判定装置を実現するためにプログラムがロードされ、図示しないメモリ上に展開されて各種処理が実行可能な状態となる。また、三次元計測装置１０１、分光計測装置１０３、出力装置１０６においても機器パラメータの読み込みや初期位置への復帰などが行われ、使用可能な状態となる。

ステップＳ３０２において、情報取得部２０１は、搬送装置１０７を駆動して対象物１０８を計測可能範囲内に配置し、三次元計測装置１０１と分光計測装置１０３とを用いて対象物１０８に関する情報を取得する。この処理により、対象物１０８の三次元形状データや分光スペクトルデータが取得される。そして、ステップＳ３０３において、劣化検出部２０２が、ステップＳ３０２で取得された情報に基づいて対象物１０８の劣化状態（物理的劣化、化学的劣化）を判断する。

ステップＳ３０４において、判定部２０３は、ステップＳ３０３で判断された劣化状態に基づいて、対象物１０８に適用する処理種別を判定する。本実施形態では、リユース、リサイクル、廃棄のうちのいずれかの処理が選択される。ステップＳ３０５において、情報取得部２０１は搬送装置１０７を通じて次の対象物１０８が存在するか否かを検知する。次の対象物１０８が存在する場合にはステップＳ３０２に戻り処理を続行する。次の対象物が存在しない場合には、本実施形態におけるリサイクル・リユース判定装置を終了する。

以上述べたように、第一実施形態によれば、対象物の三次元形状と分光スペクトルとを計測して対象物の劣化状態を検出し、検出された劣化状態に基づき、リサイクル、リユース、廃棄のいずれの処理がなされるべきか判定することが可能となる。そのため、対象物に対してより適切な再生処理ができるようになる。

［第二実施形態］
第二実施形態によるリサイクル・リユース判定装置では、第一実施形態の処理において対象物の部品種別が考慮される。すなわち、リサイクル・リユース判定装置は、対象物の部品種別を識別し、対象物の三次元形状と分光スペクトルとを計測して対象物の劣化状態を検出する。そして、部品種別と劣化状態に基づいて、対象物に適用される処理がリサイクル、リユース、廃棄の中から選択される。

図４は第二実施形態におけるリサイクル・リユース判定装置を実現するための機器構成を説明する図である。但し、図４に示される機器構成は一例であり、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。図４の機器構成は第一実施形態のものと類似しているが、図１に対して部品識別装置４０１が追加されている。

部品識別装置４０１は、たとえば指標読み取り装置やカラーカメラなどの機器によって構成され、搬送される対象物１０８の部品種別を識別する。部品識別装置４０１に指標読み取り装置を用いる場合には、対象物１０８に表面にあらかじめバーコードなどの指標を貼り付けておき、搬送装置１０７によって運ばれてくる対象物１０８の指標を読み取ることで、対象物１０８の種別を識別することができる。また、カラーカメラを用いる場合には、撮影された画像から対象物１０８の形状や特徴を抽出することによって対象物１０８の種別を識別する。なお、部品識別装置４０１は搬送装置１０７によって搬送される対象物１０８の種別を識別できればよく、種々の手段によって部品識別装置４０１の機能を実現することが可能であり、本実施形態のリサイクル・リユース判定装置に用いることができる。

情報処理装置１０４は、三次元計測装置１０１、光源１０２、分光計測装置１０３、情報記憶装置１０５、出力装置１０６に加えて、部品識別装置４０１とも接続されており、これらの機器と随時通信することができ、動作を制御する。第二実施形態では、情報処理装置１０４は三次元計測装置１０１、分光計測装置１０３、部品識別装置４０１からの入力をもとに、情報記憶装置１０５の情報を参照して、対象物１０８に対するリサイクル・リユース判定を実施し、結果を出力装置１０６に出力する。

図５は第二実施形態におけるリサイクル・リユース判定装置を実現するための機能要素の構成と機能要素間の関係を模式的に表現した図である。図５の構成は第一実施形態のものと類似しているが、図２に対して部品識別部５０１が追加されている。

部品識別部５０１は、部品識別装置４０１からの入力をもとに、対象物１０８の部品種別を識別する。部品識別部５０１はパラメータ記憶部２０４に格納されているパラメータを適宜参照して部品種別を識別するが、パラメータの内容は部品識別装置４０１の実現形態によって異なる。例えば、部品識別装置４０１がカラーカメラで構成される場合には、パラメータ記憶部２０４には特徴量に対するしきい値がパラメータとして保持される。部品識別部５０１は、カラーカメラによって撮影されたカラー画像からあらかじめ定義されている特徴量を抽出し、この特徴量をしきい値（パラメータ）と比較することによって、対象物１０８の部品種別を識別する。部品識別部５０１によって識別された対象物１０８の部品種別は、情報取得部２０１によって取得された情報（３次元形状や分光スペクトルデータ）とともに劣化検出部２０２へと送られる。

劣化検出部２０２は、情報取得部２０１と部品識別部５０１によって得られた情報をもとに、対象物１０８の変形、欠損や大きな傷などの物理的劣化と、対象物１０８を構成する素材の分子構造の変化に伴う化学的劣化とを検出し、劣化状態を判断する。第二実施形態では、この状態の判断において、対象物１０８の部品種別ごとに定められたパラメータが用いられる。より具体的には、劣化検出部２０２は部品種別をキーとしてパラメータ記憶部２０４から部品種別ごとに定義された許容値を取得し、比較を行う。

例えば、対象物１０８に部品Ａと部品Ｂの２種類が存在し、部品Ａは構造部材、部品Ｂが意匠部材であった場合には、リユースにおいて部品Ａと部品Ｂで許容される劣化状態は異なる。第二実施形態では、対象物１０８が部品Ａと部品Ｂのいずれであるかが部品識別部５０１によって明らかになるので、劣化検出部２０２は部品Ａと部品Ｂとで異なる劣化許容値によって劣化状態を判断することが可能である。また本実施形態では部品種別ごとに劣化許容値が定義されるものとしたがこれに限られるものではない。たとえば、劣化検出部２０２が、部品種別ごとに異なるアルゴリズムによって物理的劣化あるいは化学的劣化の状態を判断するように構成してもよい。

図６は第二実施形態におけるリサイクル・リユース判定装置の処理の流れを説明するフローチャートである。図６のフローチャートは第一実施形態のものと類似しているが、図３に対してステップＳ６０１が追加されている。ステップＳ６０１では、部品識別部５０１によって、上述した方法により対象物１０８の部品種別が識別される。また、ステップＳ３０３では、上述したように、ステップＳ６０１で識別された部品種別に応じて、劣化状態の測定、判定が行われる。

以上述べたように、第二実施形態によれば、対象物の部品種別を識別し、対象物の三次元形状と分光スペクトルとを計測して対象物の劣化状態を検出し、部品種別と劣化状態に基づき、リサイクル・リユース・廃棄のいずれの処理がなされるべきかを判定する。そのため、対象物に対してより適切な処理種別を選択できるようになる。

［第三実施形態］
第三実施形態では、第一実施形態や第二実施形態で説明した処理により処理種別を判定し、ロボットがその判定に従った処理を行うリサイクル・リユース処理装置の構成を説明する。たとえば、リサイクル・リユース処理装置は、対象物の部品種別を識別し、対象物の三次元形状と分光スペクトルとを計測して対象物の劣化状態を検出する。そして、部品種別と劣化状態に基づき、対象物をリサイクル、リユース、廃棄のいずれの処理がなされるべきかが判定され、ロボットがその判定に従った処理を行う。

図７は第三実施形態におけるリサイクル・リユース処理装置を実現するための機器構成を説明する図である。図７の機器構成は一例であり、本発明の適用範囲を限定するものではない。図７の機器構成は第二実施形態のものと類似しているが、図４に対して対象物分別装置７０１と対象物処理装置７０２が追加され、出力装置１０６が省略されている。

対象物分別装置７０１は、マニピュレータやロボットハンド、ソーターなどの分別機械によって構成される。対象物分別装置７０１は、選択された処理種別（リサイクル・リユース・廃棄）と対象物１０８の種別に応じた動作シーケンスで対象物処理装置７０２に設けられている投入口のうちの選択された処理種別に応じた投入口に対象物１０８を搬送する。対象物分別装置７０１は情報処理装置１０４に接続されており、情報処理装置１０４から制御を受け実際の処理を行う。第三実施形態では、対象物分別装置７０１にロボットハンドを用いた場合について説明するが、他の機器を用いた構成にも適用可能であることは明らかである。

対象物処理装置７０２は、リサイクル・リユース・廃棄の処理種別に応じた処理を行うための装置群から構成される。リサイクルにおいては素材再生装置、リユースにおいては洗浄装置、廃棄においては廃棄物回収容器などがそれにあたり、これらによって対象物処理装置７０２が構成される。対象物処理装置７０２には、対象物分別装置７０１の分別に応じた投入口が用意されており、対応する投入口へ対象物１０８を投入することによって、適切な処理がなされるようになっている。

第三実施形態における情報処理装置１０４は、三次元計測装置１０１、光源１０２、分光計測装置１０３、情報記憶装置１０５に加えて、対象物分別装置７０１とも接続されており、これらの機器と随時通信することができ、これらの動作を制御する。情報処理装置１０４は三次元計測装置１０１、分光計測装置１０３、部品識別装置４０１からの入力をもとに、情報記憶装置１０５の情報を参照して、対象物１０８に対するリサイクル・リユース判定を実施する。この判定は、第二実施形態において説明したとおりである。さらに本実施形態の情報処理装置１０４は、リサイクル・リユース判定の結果をもとに、対象物分別装置７０１への動作命令を生成し、対象物分別装置７０１を制御する。

なお、第三実施形態においては、出力装置１０６が省略されているが、必要に応じて出力装置１０６を維持するように構成してもよい。

図８は本実施形態におけるリサイクル・リユース処理装置を実現するための機能要素の構成と機能要素間の関係を模式的に表現した図である。図８の構成は第二実施形態のものと類似しているが、図５に示される構成に対して状態検知部８０１、行動計画部８０２および処理部８０３が追加され、結果出力部２０５が省略されている。状態検知部８０１、行動計画部８０２および処理部８０３は、情報処理装置１０４が所定のプログラムを実行することにより実現される。

状態検知部８０１は、対象物１０８の状態を検知してその情報を行動計画部８０２へ送出する。本実施形態では状態検知部８０１は対象物１０８が搬送装置１０７上に配置されている三次元位置姿勢を計測し、計測された三次元位置姿勢（例えば座標と角度）を行動計画部８０２に、対象状態情報として送る。なお、本実施形態において状態検知部８０１の機能は三次元計測装置１０１によって実現することが可能であり、三次元位置姿勢は情報取得部２０１によって計測された三次元形状から計算することが可能である。対象物１０８が静止している状態であれば、新たに計測を行うことなく、情報取得部２０１によって計測された三次元形状から三次元位置姿勢を求めてもよい。

行動計画部８０２は、判定部２０３からの処理種別の判定結果、部品識別部５０１からの部品種別、状態検知部８０１からの対象状態情報、パラメータ記憶部２０４の情報、を基に処理部８０３への制御命令を生成する。行動計画部８０２による制御命令の生成について、以下、更に詳細に説明する。

行動計画部８０２は、判定部２０３から処理種別の判定結果を、部品識別部５０１から部品種別を入力すると、パラメータ記憶部２０４に問い合わせ、判定結果と部品種別に基づく命令シーケンスを受け取る。この命令シーケンスは判定結果と部品種別の組み合わせによってあらかじめ定義されたものであり、処理部８０３が取るべき行動の内容を順番に記述したものである。また、命令シーケンスの各手順に対応した命令の動作内容も定義されており、それぞれ命令シーケンステーブル、命令テーブルとしてパラメータ記憶部２０４に保持されている。

図１１に命令シーケンステーブル１１０１と命令テーブル１１０２のデータ構成例を示す。例えば、部品種別がＡで判定結果がリユースであった場合、行動計画部８０２はパラメータ記憶部２０４の命令シーケンステーブル１１０１を参照し、命令シーケンス「１，２，４，６，７」を得る。パラメータ記憶部２０４の命令テーブル１１０２には命令シーケンス中の各命令の内容が記述されており、行動計画部８０２は、命令テーブル１１０２を参照して命令シーケンス中の各命令の内容を取得する。すなわち、部品種別がＡで判定結果がリユースである場合には、行動計画部８０２はパラメータ記憶部２０４に問い合わせることによって、
「部品上へハンド移動」→「部品の把持」→「投入口Ｂへハンド移動」→「ハンド下降」→「ハンド解放」
という処理部８０３が実行すべき一連の行動を取得する。

なお、命令シーケンスは部品種別と処理種別によって異なる。例えば本実施形態においては、対象物１０８が部品Ａでリサイクルされると判定された場合には、対象物処理装置７０２の投入口Ａに投入される。部品Ａはリサイクルにおける素材再生処理時に破砕されるため、破損等を考慮することなく投入口Ａにそのまま投入することができる。他方、対象物１０８が部品Ａでリユースされる場合には、対象物１０８は投入口Ｂに投入されるが、部品Ａは洗浄したのち素材再生処理を行うことなくそのまま部品Ａとして再利用される。そのため、投入口Ｂへの投入時に対象物１０８の破損を防ぐ必要があり、投入口Ｂへの搬送、配置に際して対象物１０８が破損しないようにする。本実施形態では、ロボットハンドを投入口Ｂまで移動させた後、投入口Ｂ内部の適切な位置まで下降させてから、対象物１０８を配置するようにしている。すなわち、リサイクル、リユース、廃棄では対象物１０８に対して求められる処置が異なるため、それに応じた命令シーケンスが定義されている。

次に行動計画部８０２は、状態検知部８０１から入力される対象物１０８の状態を用いて、これらの行動をさらに詳細化した詳細命令を生成する。たとえば、部品種別がＡで判定結果がリユースであり、ロボットハンドが初期位置にある場合、命令１「部品上へハンド移動」の詳細命令を生成するために、対象物１０８の三次元位置姿勢が用いられる。行動計画部８０２は対象物１０８の三次元位置姿勢を用いて、ロボットハンドを移動させる先の目標座標を算出する。行動計画部８０２はこの目標座標において命令１で定義されている終了姿勢を取らせるべくその移動経路を決定し、各駆動部への制御命令を生成する。この経路計算と制御命令の生成の処理はモーションプランニングと呼ばれ、様々な手法が提案されており、多くのアルゴリズムやソフトウェアが利用可能であり、処理の詳細については説明を省略する。

行動計画部８０２は、このようなモーションプランニングを命令シーケンス中のすべての命令に対して行い、最終的な制御命令を生成する。ただし、行動計画部８０２は必ずしもすべての制御命令を生成してから、制御命令すべてを一度に処理部８０３に送出する必要はなく、各制御命令を生成しその都度、処理部８０３に送出し、動作させるようにしてもよい。このようにすることで、処理部８０３の動作によって対象物１０８の位置姿勢やその他動作環境が変化した場合においても、行動計画部８０２は現在の状況に応じて柔軟に制御命令を生成することが可能となる。また、計測環境中に障害物となりうる物体が存在する場合には、状態検知部８０１は対象物１０８に加えて、それら障害物の三次元形状と位置姿勢も計測し、モーションプランニングの計算時に経由座標を設定して制約条件として加えるようにしてもよい。この場合、障害物の三次元形状や位置姿勢は、たとえば状態検知部８０１が三次元計測装置１０１の計測結果から取得することができる。そして、行動計画部８０２は、対象物の三次元形状の測定の結果から対象物以外の物体の存在を認識し、対象物と物体との干渉を回避するように対象物の移動経路を決定する。

処理部８０３は、対象物分別装置７０１、対象物処理装置７０２とそれを駆動する情報処理装置１０４によって構成され、対象物１０８に対してリサイクル・リユース・廃棄処理を行う。処理部８０３は行動計画部８０２によって生成された詳細命令を入力し、対象物分別装置７０１を駆動して、命令テーブルに定義された処理を命令シーケンスに沿って実行する。その結果、搬送装置１０７上の対象物１０８は、対象物分別装置７０１により対象物処理装置７０２の適切な投入口へ搬送される。行動計画部８０２は詳細命令を生成する段階で、状態検知部８０１の結果に基づき、目標座標や経由座標を設定しているため、状況に応じた柔軟な処理が可能になる。

図９は第三実施形態におけるリサイクル・リユース判定装置の処理を説明するフローチャートである。図９のフローチャートは第二実施形態のものと類似しているが、図６に対してステップＳ９０１とＳ９０５が追加されている。

ステップＳ９０１では、状態検知部８０１が対象物１０８の三次元位置姿勢を検知し、行動計画部８０２が、部品種別と処理種別、対象物１０８の三次元位置姿勢に応じて、処理部８０３が実行すべき動作を規定する詳細命令を生成する。ステップＳ９０２では、処理部８０３が、ステップＳ９０１で生成された詳細命令に基づき、対象物１０８に対する処理（選択された処理種別に対応した投入口への搬送）を行う。

以上述べたように、第三実施形態によれば、選択された処理種別に基づいて、対象物を適切に搬送し処理することが可能となる。

なお、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (13)

1. 対象物の形状変化と化学的変化を測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定された形状変化と化学的変化に基づいて、前記対象物の物理的劣化と化学的劣化の状態を判断する判断手段と、
   前記判断手段の判断に基づいて、リサイクルとリユースを含む複数の処理種別の中から、前記対象物に適用する処理種別を選択する選択手段と、を備えることを特徴とする処理判定装置。
2. 前記測定手段は、前記対象物の三次元形状を計測した結果と、前記対象物の三次元形状モデルとの照合により前記形状変化を測定することを特徴とする請求項１に記載の処理判定装置。
3. 前記測定手段は、前記対象物から得られた分光スペクトルデータと、前記対象物の素材に対応した分光スペクトルデータとの照合により前記化学的変化を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の処理判定装置。
4. 前記選択手段は、前記物理的劣化と第１の許容値との比較、および前記化学的劣化と第２の許容値との比較により、処理種別を選択することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の処理判定装置。
5. 前記選択手段は、
   前記物理的劣化と前記化学的劣化がそれぞれに設定された前記第１と第２の許容値を超えない場合はリユースを選択し、
   前記物理的劣化が前記第１の許容値を超え、前記化学的劣化が前記第２の許容値を超えない場合はリサイクルを選択し、
   前記化学的劣化が前記第２の許容値を超える場合は廃棄を選択することを特徴とする請求項４に記載の処理判定装置。
6. 前記第１と第２の許容値を種別ごとに保持する保持手段と、
   前記対象物の種別を識別する識別手段と、をさらに備え、
   前記選択手段は、前記識別手段により識別された種別に対応する前記第１と第２の許容値を用いて処理種別を選択することを特徴とする請求項４または５に記載の処理判定装置。
7. 前記選択手段により選択された処理種別を提示する提示手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の処理判定装置。
8. 前記選択手段により選択された処理種別に応じた位置へ前記対象物を搬送する搬送手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の処理判定装置。
9. 前記対象物の位置および姿勢を検出する検出手段をさらに備え、
   前記搬送手段は、前記選択された処理種別と前記検出手段により検出された位置および姿勢に基づいて、モーションプランニングにより前記対象物の移動経路を決定することを特徴とする請求項８に記載の処理判定装置。
10. 前記測定手段は、前記対象物の形状変化を測定するために前記対象物の三次元形状を測定し、
    前記検出手段は、前記測定手段により測定された三次元形状に基づいて前記対象物の位置および姿勢を検出することを特徴とする請求項９に記載の処理判定装置。
11. 前記搬送手段は、前記測定手段による前記対象物の三次元形状の測定の結果から前記対象物以外の物体の存在を認識し、前記対象物と前記物体との干渉を回避するように前記対象物の移動経路を決定することを特徴とする請求項１０に記載の処理判定装置。
12. 対象物の形状変化と化学的変化を測定する測定工程と、
    前記測定工程で測定された形状変化と化学的変化に基づいて、前記対象物の物理的劣化と化学的劣化の状態を判断する判断工程と、
    前記判断工程における判断に基づいて、リサイクルとリユースを含む複数の処理種別の中から、前記対象物に適用する処理種別を選択する選択工程と、を有することを特徴とする処理判定装置の制御方法。
13. 請求項１２に記載された処理判定装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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