JP2022013236A - 盛り付け装置、盛り付けプログラム、及び盛り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】見栄えの良い盛り付けを行う。【解決手段】盛り付け装置は、ロボットアームと、ロボットアームの先端に取り付けられワークを保持可能な保持部と、ロボットアームを動作させて素材容器内に充填されているワークを保持部ですくい取り保持部内に保持するすくい取り処理を実行可能なすくい取り処理部と、ロボットアームを動作させて保持部ですくい取ったワークを保持部内に保持したまま保持部を所定位置まで移動させる移動処理を実行可能な移動処理部と、ロボットアームを動作させて予め設定された回転軸を中心に保持部を回転させて保持部内に保持されたワークを保持部から落として盛り付ける盛り付け処理を実行可能な盛り付け処理部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、盛り付け装置、盛り付けプログラム、及び盛り付け方法に関する。

近年、ロボットを用いて食材等のワークの盛り付けを行う技術が開発されている。このような技術は、例えば人手不足の解消や生産性の向上、又は客への催し物を目的として用いられることがある。このような技術は、多種類のワークに対応するための汎用性や人との協働性を考慮すると、例えば人が使用する器具と同様の器具を用いて盛り付けを行うことが好ましい。しかしながら、例えば食材等は液体や粉体、ジェル状若しくはゲル状等のようにその形態が不安定なものが多い。そのため、このような不安定なワークを、人が使用する器具と同様の器具を用いてロボットが盛り付けようとすると、例えばワークに過剰な力がかかってワークが飛び散ったりし、盛り付けの見栄えが良くない等の課題があった。

特開２０１８－１７６２９２号公報

本発明は上述した事情を鑑みてなされてものであり、その目的は、人が使用する器具と同様の器具を用いてロボットが食材等のワークを盛り付ける際に、ワークの飛び散り等を低減して見栄え良く盛り付けることができる盛り付け装置、盛り付けプログラム、及び盛り付け方法を提供することにある。

実施形態の盛り付け装置は、ロボットアームと、前記ロボットアームの先端に取り付けられワークを保持可能な保持部と、前記ロボットアームを動作させて素材容器内に充填されているワークを前記保持部ですくい取り前記保持部内に保持するすくい取り処理を実行可能なすくい取り処理部と、前記ロボットアームを動作させて、前記保持部ですくい取った前記ワークを前記保持部内に保持したまま前記保持部を所定位置まで移動させる移動処理を実行可能な移動処理部と、前記ロボットアームを動作させて予め設定された回転軸を中心に前記保持部を回転させて前記保持部内に保持された前記ワークを前記保持部から落として盛り付ける盛り付け処理を実行可能な盛り付け処理部と、を備える。

これによれば、盛り付け処理は、保持部４１を回転させて保持部４１内に保持されたワークＦを保持部４１から適切に落として盛り付けることができるため、人が使用する器具と同様の器具を用いてロボットが食材等のワークを盛り付ける際に、ワークの飛び散りを低減して見栄え良く盛り付けることができる。

第１実施形態による盛り付け装置を生産ラインに適用した例を示す図 第１実施形態による盛り付け装置の概略構成の一例を示す図 第１実施形態による盛り付け装置で使用される器具の一例を示す側断面図 第１実施形態による盛り付け装置で使用される器具の一例を示す平面図 第１実施形態による盛り付け装置で使用される器具の一例を示すもので、図３のＸ５－Ｘ５線に沿って示す断面図 第１実施形態による盛り付け装置のロボットコントローラで実行される制御の一例を示すフローチャート 第１実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その１） 第１実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その２） 第１実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その３） 第１実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その４） 第１実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その１） 第１実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その２） 第１実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その３） 第１実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その４） 第２実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その１） 第２実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その２） 第２実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その３） 第２実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その４） 第２実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際における器具の位置と角度との関係を示すグラフ 第３実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その１） 第３実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その２） 第３実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その３） 第３実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その４） 第３実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その５） 第３実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その６） 第３実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その１） 第３実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その２） 第４実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その１） 第４実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その２） 第４実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その３） 第４実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その４） 第４実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その５） 第４実施形態による盛り付け装置において、すくい取り処理を実行した際の動作の一例を示す図（その６） 第４実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その１） 第４実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その２） 第５実施形態による盛り付け装置において、剥し処理を含む盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図 第６実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その１） 第６実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その２） 第６実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その３） 第６実施形態による盛り付け装置において、剥し処理を含む盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図 第７実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その１） 第７実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その２） 第７実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その３） 第７実施形態による盛り付け装置において、盛り付け処理を実行した際の動作の一例を示す図（その４）

以下、複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態において、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

（第１実施形態）
以下では、第１実施形態について図１から図１４を参照して説明する。本実施形態の盛り付け装置１０の盛り付け対象となるワークは、多量にまとまった状態の中から一部を取り分けることができるものであり、例えば液体、粉体、ゲル状若しくはジェル状の物体、又は小さな個体の集合体、若しくはこれらを組み合わせた集合体等で構成することができる。盛り付け装置１０の盛り付け対象となるワークは、食材や食材に類似した食材サンプル等を想定するこができるが、食材や食品サンプルに限られない。盛り付け装置１０は、図１に示すように、例えば加工食品の生産ライン１に適用することができる。盛り付け装置１０は、生産ライン１に限らず、例えば飲食店の厨房等での作業に適用することもできる。

［全体構成］
盛り付け装置１０は、図２にも示すように、カメラ１１、ロボットアーム２０、及びロボットコントローラ３０を有している。カメラ１１は、例えばロボットアーム２０による作業領域を撮影可能なカメラである。ロボットアーム２０は、例えば複数のアームを有する垂直多関節のロボットアームであり、ロボットコントローラ３０によって制御される。本実施形態のロボットアーム２０は、例えば人との協働を前提としており、その動作環境に安全柵が不要となるように、動作速度や重量等が設計されている。

なお、ロボットアーム２０は、例えば水平多関節型のロボットやパラレルリンク側のロボットアーム、直交型のロボットアーム等であっても良い。また、ロボットアーム２０は、安全柵の設置を前提とするものでも良い。ロボットアーム２０とロボットコントローラ３０とは、有線または無線により相互通信可能に構成される。また、ロボットコントローラ３０は、パソコンや、スマートフォンなどの携帯端末など、その他の外部の装置に有線または無線により相互通信可能に接続されていても良い。

本実施形態の生産ライン１は、例えば素材容器２及び搬送装置３等を備えている。この場合、カメラ１１は、素材容器２及び搬送装置３の上方に設けられており、少なくとも素材容器２の表面を撮影することができる。なお、カメラ１１は、素材容器２の表面に加えて、搬送装置３上においてロボットアーム２０の可動領域内に存在する完成品容器Ｗの表面を撮影できるように構成しても良い。

素材容器２は、ロボットアーム２０の可動範囲内すなわち作業領域内に設定されており、ロボットアーム２０により盛り付けを行う対象となるワークＦが貯留されている。本実施形態の場合、ワークＦは、例えば１食分ずつ個別に作るよりも複数食分でまとめて作る方が製造効率の良い食材であって、かつ、一般的にスプーン等ですくって取り分けることができるものである。

ワークＦは、例えばスープ等のように液体を主体としたものでも良いし、カレールーやシチュー又はソース等のように比較的粘性の高い流動体を主体にしたものでも良い。この場合、流動体を主体にワークＦには、例えばジャガイモやニンジン、肉等の固形の具材が含まれていても良い。また、ワークＦは、ライス、炒飯、ポテトサラダ、野菜炒め等のように、小さな固形の具材を集めて調理したものでも良い。更に、ワークＦは、例えばアイスクリームやシャーベット等のようなものでも良い。

搬送装置３は、例えばベルトコンベアで構成されており、加工対象となるワークＦこの場合、完成品容器Ｗを搬送する。完成品容器Ｗは、完成品となる食品を収容するための容器である。完成品容器Ｗは、搬送装置３によりほぼ一定の速度でかつほぼ一定の間隔で連続して搬送される。また、盛り付け装置１０は、器具４０を有している。本実施形態において、器具４０は、例えば人が食材等の盛り付けに使用する器具と同様の形状の器具とすることができ、例えばスプーン、おたま、ヘラ、フライ返し等と同様の形状に形成されている。本実施形態において、器具４０は、匙形状又は椀形状に形成された保持部４１を有しており、ロボットアーム２０の先端に直接又は間接的に取り付けられる。そして、ロボットアーム２０は、素材容器２内に貯留されているワークＦを器具４０ですくい取り、すくい取ったワークＦを保持した状態で移動し、搬送装置３によって流れてくる完成品容器Ｗ内に盛り付ける機能を有する。

ロボットアーム２０は、例えば６軸を有する垂直多関節ロボットで構成されている。ロボットアーム２０は、図２に示すように、ベース２１と、複数この場合６つのアーム２２１～２２６と、を有している。ロボットアーム２０が一定の場所に設置して使用するものであれば、ベース２１は、設置面に固定されている。また、ロボットアーム２０が人によって持ち運び可能な程度に小型のものである場合、ベース２１は、設置面に固定されていなくても良い。各アーム２２１～２２６は、ベース２１上に順に設けられている。本実施形態の場合、ベース２１側から順に、第１アーム２２１、第２アーム２２２、第３アーム２２３、第４アーム２２４、第５アーム２２５、及び第６アーム２２６と称する。

各アーム２２１～２２６は、それぞれ複数の軸Ｊ１～Ｊ６を介して回転可能に連結されている。この場合、ベース２１側から順に、第１軸Ｊ１、第２軸Ｊ２、第３軸Ｊ３、第４軸Ｊ４、第５軸Ｊ５、及び第６軸Ｊ６と称する。なお、各軸Ｊ１～Ｊ６を特定しない場合は、各軸Ｊ１～Ｊ６を総称して単に軸Ｊと称する。第１軸Ｊ１は、垂直方向に延びる回転軸であり、ベース２１に対して第１アーム２２１を水平方向に回転可能に連結する。第２軸Ｊ２は、水平方向に延びる回転軸であり、第１アーム２２１に対して第２アーム２２２を鉛直方向に回転可能に連結する。

第３軸Ｊ３は、水平方向に延びる回転軸であり、第２アーム２２２に対して第３アーム２２３を鉛直方向に回転可能に連結する。第４軸Ｊ４は、第３アーム２２３の長手方向に延びる回転軸であり、第３アーム２２３に対して第４アーム２２４と回転可能に連結する。第５軸Ｊ５は、水平方向に延びる回転軸であり、第４アーム２２４に対して第５アーム２２５を鉛直方向に回転可能に連結する。そして、第６軸Ｊ６は、第５アーム２２５の長手方向に延びた回転軸であり、第５アーム２２５に対して第６アーム２２６を回転可能に連結する。

本実施形態の場合、第６アーム２２６はロボットアーム２０の手先部分であり、例えばフランジ形状に構成されている。第６アーム２２６の先端部分にはツール部２３が着脱可能に装着される。ツール部２３は、例えばチャックやグリッパと称されるものである。本実施形態の場合、ツール部２３は、ワークＦの盛り付けに用いる器具４０を把持することができる。また、ロボットアーム２０は、詳細は図示しないが、各軸Ｊ１～Ｊ６を駆動するためのモータ、各軸Ｊ１～Ｊ６の回転数及び位置を検出するためのエンコーダ、及び各軸Ｊ１～Ｊ６の動作を停止させるためのブレーキ等を有している。

盛り付けに用いる器具４０の形状やサイズは、ワークＦの種類や盛り付ける量等に応じて適宜選択することができる。例えばワークＦがスープやカレールー又はシチュー等のように主として液体でかつ盛り付ける量が比較的多いものである場合、器具４０は、深く大きいおたま形状のものとすることができる。また、例えばワークＦがソース等のように主として液体でかつ盛り付ける量が比較的少ないものである場合、器具４０は、浅く小さいおたま形状のものとすることができる。更に、例えばワークＦがポテトサラダ等のように主として固形物で構成されているものの場合、器具４０は、例えば浅く大きいおたま形状又はヘラ形状のものとすることができる。

ロボットアーム２０は、図２に示すロボットコントローラ３０によって制御される。ロボットコントローラ３０は、制御部３１を有している。制御部３１は、例えばＣＰＵ３１１や、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び書き換え可能なフラッシュメモリなどの記憶領域３１２を有するマイクロコンピュータを主体に構成されており、ロボットアーム２０全体の動作を制御する。

ロボットコントローラ３０は、詳細は図示しないがインバータ回路などから構成された駆動部を備えており、ロボットアーム２０の各軸Ｊ１～Ｊ６を駆動するモータに対応して設けられているエンコーダで検知したモータの回転位置に基づいて例えばフィードバック制御によりそれぞれのモータを駆動する。ロボットコントローラ３０は、予め設定された動作プログラムを実行することにより、ロボットアーム２０の各軸Ｊ１～Ｊ６が予め定められた所定の動作を自動的に実行するようにロボットアーム２０を制御する。

この場合、記憶領域３１２は、例えばワークＦを完成品容器Ｗに盛り付けるための盛り付けプログラムを記憶している。そして、ロボットコントローラ３０は、ＣＰＵ３１１において盛り付けプログラムを実行することにより、画像認識処理部３２、すくい取り処理部３３、移動処理部３４、及び盛り付け処理部３５等をソフトウェアによって仮想的に実現する。

すなわち、ロボットコントローラ３０が有する各処理部３２～３５は、ＣＰＵ３１１が上述した記憶領域３１２等の非遷移的実体的記憶媒体に格納されているコンピュータプログラムを実行してコンピュータプログラムに対応する処理を実行することにより実現されている、つまりソフトウェアにより実現されている。なお、各処理部３２～３５のうち少なくとも一部をハードウェアにより実現する構成としてもよい。例えば画像認識処理部３２、すくい取り処理部３３、移動処理部３４、及び盛り付け処理部３５等は、例えば制御部３１と一体の集積回路としてハードウェア的に実現してもよい。

画像認識処理部３２は、画像認識処理を実行可能である。画像認識処理は、カメラ１１で撮影した画像を処理し、素材容器２の表面状態すなわち素材容器２内に貯留されているワークＦの残量等や、搬送装置３上を流れる完成品容器Ｗの有無及び完成品容器Ｗ内の食品の状態等を認識することができる。

すくい取り処理部３３は、すくい取り処理を実行可能である。すくい取り処理は、ロボットアーム２０を動作させて、すくい取り処理の実行位置まで移動させた後、素材容器２内に充填されているワークＦを保持部４１ですくい取り、保持部４１内に保持する処理を含む。この場合、すくい取り処理の実行位置は、例えば図１及び図２の二点鎖線Ａで示す領域内に設定されている。

移動処理部３４は、移動処理を実行可能である。移動処理は、ロボットアーム２０を動作させて、保持部４１ですくい取ったワークＦを保持部４１内に保持したまま保持部４１を所定位置まで移動させる処理を含む。この場合、所定位置は、盛り付け処理を開始する位置であり、例えば図１及び図２の二点鎖線Ｂで示す範囲内に設定されている。また、所定位置は、ロボットアーム２０に取り付けられた保持部４１と搬送装置３上を流れる完成品容器Ｗとの相対的な位置関係とすることができる。すなわち、この場合、所定位置は、搬送装置３に対する完成品容器Ｗの配置等に応じて変動する。

盛り付け処理部３５は、盛り付け処理を実行可能である。盛り付け処理は、ロボットアーム２０を動作させて、回転軸を中心に保持部４１を傾けて保持部４１内に保持されたワークＦを保持部４１から落として完成品容器Ｗ内に盛り付ける処理を含む。

例えば図３から図５に示す器具４０は、ワークＦがスープ等の液状である場合に適したものである。器具４０は、保持部４１、柄部４２、及び把持部４３を有している。保持部４１は、開口部４１１を有して窪んだ匙状又は椀形状、若しくはいわゆるおたまの形状、具体的には半球状に形成されており、半球状の内側にワークＦを保持可能に構成されている。保持部４１の内部と外部とを連通する開口部４１１は、図４に示すように平面視で円形に形成されている。なお、保持部４１の平面形状は、円形に限られず、楕円形、矩形、多角形等であっても良い。更に、保持部４１は、例えばヘラやフライ返しのように平板状に構成されても良く、ワークＦの性質に合わせて種々の形状を採用することができる。

柄部４２は、保持部４１の縁部から開口部４１１に対して直角方向へ延びた板状又は棒状に形成されている。柄部４２は、把持部４３と保持部４１とを接続している。把持部４３は、柄部４２における保持部４１側とは反対の端部に設けられている。把持部４３は、平面視において保持部４１とは反対側へ延びている。把持部４３は、ツール部２３によって把持される部分である。

そしてこの場合、回転軸Ｚは、図５に示すように、保持部４１の開口部４１１の面方向に対して直角方向の面で保持部４１を切断した断面の範囲内を通る位置に設定されている。なお、この場合、保持部４１の開口部４１１の面方向に対して直角方向の面で保持部４１を切断した断面の範囲内とは、図５において保持部４１の断面の外形線及びその外形線の内側の領域を意味する。本実施形態の場合、回転軸Ｚは、図５に示すように、第６軸Ｊ６方向に平行でかつ開口部４１１の面と同一面つまり保持部４１の外縁部分に設定されている。なお、器具４０は、ロボットアーム２０での使用のために専用に作られたものだけでなく、例えば市販の調理器具を用いることもできる。

盛り付けにおいて、制御部３１は、図６に示す制御フローに沿った制御を実行する。なお、以下の説明において、画像認識処理部３２、すくい取り処理部３３、移動処理部３４、及び盛り付け処理部３５で実行される各処理は、いずれも制御部３１が主体として実行するものとして説明する。

制御部３１は、盛り付けプログラムを実行すると（スタート）、ステップＳ１１におけるすくい取り処理、ステップＳ１２における移動処理、ステップＳ１３における盛り付け処理、を順に実行する。そして、制御部３１は、盛り付けを行う完成品容器Ｗがまだ残っている場合は（ステップＳ１４でＮＯ）、ステップＳ１１へ処理を戻してステップＳ１１以降を繰り返す。また、制御部３１は、盛り付けを行う完成品容器Ｗが無くなった場合は（ステップＳ１４でＹＥＳ）、一連の処理を終了する（エンド）。なお、画像認識処理は、上述のフローの間随時実行される。そして、制御部３１は、画像認識処理の結果に基づいて、すくい取り処理、移動処理、及び盛り付け処理におけるロボットアーム２０の移動位置等を補正する。

ワークＦがスープ等の液状のものである場合、すくい取り処理は、図９に示すように、素材容器２の上方で保持部４１を所定角度傾けた状態にする処理を含むことができる。この場合、制御部３１は、すくい取り処理において、次のようにロボットアーム２０を制御する。すなわち、制御部３１は、例えば図７及び図８に示すように、保持部４１の開口部４１１を水平面に対して所定角度傾けた姿勢で、素材容器２に貯留されているワークＦ内へ、保持部４１の底部側から保持部４１を挿入する。その後、制御部３１は、所定角度傾けた姿勢を維持したまま、図９に示すように保持部４１をワークＦ内から引き上げる。そして、制御部３１は、図１０に示すように、開口部４１１が水平となるように保持部４１の傾きを戻す。これより、保持部４１内のワークＦは、満杯状態よりも少ない量となる。そのため、移動処理の実行時に、保持部４１が揺れるなどして保持部４１からワークＦが溢れ出てしまうことを抑制できる。

また、この場合、制御部３１は、開口部４１１の水平を保ったまま保持部４１をワークＦ内に挿入及び引き上げ、その後、満杯となった保持部４１を所定角度傾けて保持部４１内のワークＦを排出する構成でも良い。なお、所定角度は、保持部４１自体の容量や保持部４１内に残すワークＦの量にもよるが、例えば数度から１０度程度に設定することができる。

また、本実施形態において、すくい取り処理により保持部４１が素材容器２内のワークＦに挿入されているつまり沈み込んでいる間は、制御部３１は、保持部４１を傾ける等の上下方向以外の方向への動作を行わない。これにより、保持部４１の動作により液体で構成されたワークＦに波が立ってワークＦが素材容器２から溢れ出てしまうことを抑制できる。

また、本実施形態の場合、盛り付け処理は、回転軸Ｚを保持部４１の縁部に設定する処理を更に含む。ここで、保持部４１の縁部と回転軸Ｚとの交点を流出点Ｐとする。流出点Ｐは、回転軸Ｚを支点に保持部４１を傾けた際に、保持部４１内の食材が流出する箇所である。この場合、制御部３１は、盛り付け処理を実行すると、図１１及び図１２に示すように、完成品容器Ｗの上方に流出点Ｐが位置するようにロボットアーム２０を制御する。完成品容器Ｗに対する流出点Ｐの位置は、ワークＦや盛り付ける範囲によって異なる。ワークＦがスープ等の液体である場合、流出点Ｐの位置は、完成品容器Ｗの中心付近の上方であることが好ましい。

そして、盛り付け処理は、図１３に示すように、回転軸Ｚの水平方向の位置つまり流出点Ｐの水平方向の位置を固定した状態で回転軸Ｚを中心に保持部４１を傾ける処理を更に含む。この場合、回転軸Ｚの上下方向の位置つまり流出点Ｐの上下方向の位置も固定されている。これにより、保持部４１内のワークＦがスープ等の液体である場合、その液体であるワークＦは、流出点Ｐから完成品容器Ｗ内に流し落とされ、これによりワークＦの盛り付けが行われる。

また、この場合、盛り付け処理は、図１４に示すように、保持部４１を９０度以上傾ける処理を更に含む。これにより、保持部４１内のワークＦを確実に完成品容器Ｗ内に落とすことができる。

以上説明した実施形態によれば、盛り付け装置１０は、ロボットアーム２０と、保持部４１とすくい取り処理部３３と、移動処理部３４と、盛り付け処理部３５と、を備える。保持部４１は、ロボットアーム２０の先端に取り付けられてワークＦを保持可能に構成されている。すくい取り処理部３３は、ロボットアーム２０を動作させて素材容器２内に充填されているワークＦを保持部４１ですくい取り保持部４１内に保持するすくい取り処理を実行可能である。移動処理部３４は、ロボットアーム２０を動作させて、保持部４１ですくい取ったワークＦを保持部４１内に保持したまま保持部４１を所定位置まで移動させる移動処理を実行可能である。そして、盛り付け処理部３５は、盛り付け処理を実行可能である。盛り付け処理は、ロボットアーム２０を動作させて、保持部４１を回転させて保持部４１内に保持されたワークＦを保持部４１から落として盛り付ける処理を含む。

これによれば、盛り付け処理は、保持部４１を回転させて保持部４１内に保持されたワークＦを保持部４１から落として盛り付けることができるため、人が使用する器具と同様の器具４０を用いてロボット１０が食材等のワークＦを盛り付ける際に、ワークＦの飛び散りを低減して見栄え良く盛り付けることができる。

ここで、本願発明者は、ワークＦを盛り付ける際にワークＦが飛び散る要因として、保持部４１内のワークＦを落下させる際にワークＦに働く過剰な遠心力があることを見出した。すなわち、保持部４１で保持しているワークＦを盛り付けるためには、保持部４１を一定角度以上回転すなわち傾ける必要がある。このとき、回転中心が保持部４１から離れた位置にあると、保持部４１の移動速度が速くなり易く、これにより、保持部４１内のワークＦに過剰な遠心力が作用して開口部４１１から飛び出し易くなる。その結果、ワークＦが飛び散り易くなる。

これに対し、回転軸Ｚは、保持部４１を切断した断面の範囲内を通る位置に設定されている。すなわち、本実施形態の盛り付け処理は、保持部４１に対して直角方向の面で保持部４１を切断した断面の範囲内を通る位置に設定された回転軸Ｚを中心に保持部４１を回転させて保持部４１内に保持されたワークＦを保持部４１から落として盛り付ける処理を含む。これによれば、回転軸Ｚを保持部４１の極力近い位置に設定することができるため、保持部４１内のワークＦに過剰な遠心力、すなわち開口部４１１から外側へ向かう方向へ作用する遠心力を抑えることができる。これにより、保持部４１からワークＦを落とす際にワークＦが飛び散ることを抑制でき、その結果、見栄えの良い盛り付けを行うことができる。

また、本実施形態のすくい取り処理は、素材容器２の上方で保持部４１を所定角度傾けた状態にする処理を更に含む。これによれば、例えばワークＦがスープ等の液体である場合に、保持部４１内のワークＦを、保持部４１の満杯状態よりも少ない量となる。これにより、移動処理の実行時に保持部４１が揺れるなどして保持部４１からワークＦが溢れ出てしまい、周囲が汚れてしまうことを抑制できる。

また、ワークＦがスープ等の液体である場合において、すくい取り処理は、保持部４１の底部側からワークＦ内に保持部４１を挿入する、すなわち保持部４１を底部側からワークＦに沈める処理を更に含む。これによれば、保持部４１を液体で構成されたワークＦに沈ませる際にワークＦに波が立ち難い。その結果、ワークＦが波立ってワークＦが素材容器２から溢れ出てしまい、ひいては素材容器２の周囲を汚してしまうことを抑制できる。

また、盛り付け処理は、回転軸Ｚを保持部４１の縁部に設定し、回転軸Ｚの水平方向の位置を固定した状態で回転軸Ｚを中心に保持部４１を傾ける処理を更に含む。すなわち、盛り付け処理は、保持部４１内に保持されたワークＦが保持部４１から流出する流出点Ｐについて水平方向の位置を固定し、その流出点Ｐを支点に保持部４１を傾ける処理を含む。これによれば、流出点Ｐの水平方向の位置が固定されているため、例えばワークＦが液体である場合には、完成品容器Ｗの一定位置に液体であるワークＦが注ぎ込まれる。そのため、完成品容器Ｗに注ぎ込まれたワークＦに波が立ち難くすることができ、その結果、ワークＦが波立ってワークＦが完成品容器Ｗから溢れ出てしまい、ひいては完成品容器Ｗの周囲を汚してしまうことを抑制できる。

また、この場合、盛り付け処理は、図１４に示すように、保持部４１を９０度以上傾ける処理を更に含む。これにより、保持部４１内のワークＦを確実に完成品容器Ｗ内に落とすことができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図１５から図１９を参照して説明する。
本実施形態は、例えばソールやカレールー等のように、ある程度の粘性を有し、かつ一定範囲に広げて盛り付けるような食材に適している。本実施形態は、盛り付け処理の具体的内容が上記第１実施形態と異なる。本実施形態において、盛り付け処理は、保持部４１を回転軸Ｚに対して直角方向でかつ水平方向に移動させながら傾ける処理を含む。

ここで、保持部４１内のワークＦが流出を開始させる位置を開始位置Ｓとし、保持部４１からのワークＦの流出を終了させる位置を終了位置Ｅとする。この場合、制御部３１は、開始位置Ｓから終了位置Ｅまで、回転軸Ｚつまり流出点Ｐの上下方向の位置を一定に維持し、回転軸Ｚを支点に保持部４１を連続して回転させて傾けながら水平方向へ移動させる。この場合、制御部３１は、開始位置Ｓから終了位置Ｅまでの水平方向の移動において、その移動速度を一定に維持する。一方、制御部３１は、終了位置Ｅが近づくにつれて、図１９に示すように、保持部４１を傾ける速度を早くする。そして、制御部３１は、図１８に示すように、最終的に、終了位置Ｅにおいて保持部４１を９５度から１００度程度傾ける。

これによっても、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
また、これによれば、ワークＦが例えばソールやカレールー等のようにある程度の粘性を有しかつ一定範囲に広げて盛り付ける必要がある場合に、見た目良く盛り付けることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図２２から図２７を参照して説明する。
本実施形態は、例えばアイスクリームやポテトサラダ等のように固形の食材に適している。本実施形態において、盛り付け装置１０は、上記各実施形態で用いた器具４０に替えて、図２０に示す器具５０を用いる。器具５０は、器具４０と同様に、例えば人が食材等の盛り付けに使用する器具と同様の形状の器具とすることができる。器具５０は、保持部５１及び柄部５２を有している。保持部５１は、断面で見た場合に柄部５２側の曲率よりも柄部５２とは反対側つまり先端側の曲率が大きい円弧状に形成されている。柄部５２は、保持部５１に接続されている。この場合、柄部５２は、把持部を兼用しており、ロボットアーム２０のツール部２３に把持される。また、器具５０は、加熱部５３を更に有している。加熱部５３は、例えば電気式のヒータ等であって、制御部３１からの制御により保持部５１の内側面を例えば３０℃～４０℃程度に加熱することができる。

本実施形態において、すくい取り処理は、図２１から図２３に示すように、保持部５１の開口部５１１の周囲を形成する縁部から保持部５１の少なくとも一部をワークＦ内に挿入し、その後、開口部５１１が上方へ向く方向へ保持部５１を傾ける処理を更に含む。すなわち、この場合、制御部３１は、まず図２１及び図２２に示すように、例えば６０度の角度で保持部５１の先端部の一部をワークＦに挿入する。その後、制御部３１は、図２３に示すように、保持部５１の傾きを例えば４５度に戻す。これによれば、ワークＦを保持部５１の先端部で掘り起こすことができるため、ワークＦが比較的固いものであっても、ワークＦをすくい取り易くすることができる。

また、本実施形態において、すくい取り処理は、図２３から図２４に示すように、保持部５１の少なくとも一部をワークＦ内に挿入した状態で保持部５１を水平方向へ移動させる処理を更に含む。これによれば、保持部５１を水平方向へ移動する際にワークＦを保持部５１に押し付けるため、ワークＦの形が整い易くなる。その結果、盛り付けたワークＦを整った形状にすることができるため、盛り付けの見栄えを更に向上させることができる。

また、ワークＦがアイスクリームのような冷凍食品である場合、盛り付け処理は、加熱部５３を動作させて保持部５１の内面を加熱する処理を含んでいても良い。これによれば、加熱部５３の作用によりワークＦの表面を溶かすことができるため、ワークＦが固く凍っている場合であっても、保持部５１でワークＦをすくい取り易くすることができる。その後、制御部３１は、図２５に示すように保持部５１が水平となるように保持部５１を移動させてワークＦをすくい取った後、移動処理を実行する。

そして、制御部３１は、盛り付け処理において、図２６及び図２７に示すように、第６軸Ｊ６を中心に保持部５１を１８０度反転させる。これにより、保持部５１内のワークＦが完成品容器Ｗ内に落下し、ワークＦの盛り付けが行われる。

また、盛り付け処理は、保持部５１の内面に対して物理的な力を作用させて保持部５１が保持しているワークＦを保持部５１の内側面から剥す剥し処理を含んでいても良い。剥し処理は、例えば保持部５１の内面を加熱する、又は保持部５１の内面に気体を吐出する、若しくは保持部５１を振動させることで、保持部５１内に保持されたワークＦを保持部５１の内側面から剥す処理を含む。

ワークＦがアイスクリーム等の冷凍食品である場合、盛り付け処理は、剥し処理として、加熱部５３を動作させて保持部５１の内面を加熱する処理を含んでいても良い。これによれば、例えばワークＦが保持部５１の内面に張り付いてワークＦが保持部５１の内面から剥がれ難くなっていたとしても、加熱部５３により、ワークＦのうち保持部５１に接触している部分を溶かして剥がれ易くすることができる。これにより、ワークＦを確実に完成品容器Ｗ内に盛り付けることができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について図２８から図３５を参照して説明する。
本実施形態において、盛り付け装置１０は、器具６０を用いる。器具６０は、器具４０、５０と同様に、例えば人が食材等の盛り付けに使用する器具と同様の形状の器具とすることができる。器具６０は、第１実施形態等の器具４０に対して主に柄部４２及び把持部４３の長さ寸法が異なる。すなわち、本実施形態の器具６０は、第１実施形態の器具４０と同様に、保持部６１、柄部６２、及び把持部６３を有する。本実施形態の保持部６１は、第１実施形態の保持部４１と同様の形状である。一方、本実施形態の柄部６２は、第１実施形態の柄部４２よりも短い。また、本実施形態の把持部６３は、第１実施形態の把持部４３よりも長い。

制御部３１は、すくい取り処理において、まず、図２９に示すように、開口部６１１がワークＦの表面に対して直角となるようにロボットアーム２０を制御する。次に、制御部３１は、第６軸Ｊ６を４５度回転させて、図３０に示すように、保持部６１をワークＦ内に挿入する。そして、制御部３１は、図３１に示すように、保持部６１を引き上げてワークＦをすくい取る。

この場合、盛り付け装置１０は、ヘラ部材４を有していても良い。ヘラ部材４は、保持部６１ですくい取ったワークＦのうち保持部６１の開口部６１１から盛り上がった余分なワークＦをそぎ落とすためのものである。制御部３１は、図３１から図３３に示すように、ヘラ部材４の下端の下方に保持部６１を通過させて、保持部６１の開口部６１１から盛り上がった余分なワークＦを素材容器２内にそぎ落とす。これにより、盛り付ける食材を一定量に維持することができる。

そして、制御部３１は、盛り付け処理において、完成品容器Ｗの上方で保持部６１を１８０度反転させることで、保持部６１内のワークＦを完成品容器Ｗに落として盛り付けを行う。この場合、保持部６１の回転軸Ｚは、第６軸Ｊ６の軸方向に平行であって開口部６１１に対する直角方向の面で保持部６１を切断した場合における保持部６１の断面の範囲内に設定されている。本実施形態の場合、保持部６１の回転軸Ｚは、第６軸Ｊ６の軸方向に平行であって開口部６１１の面上に設定されている。すなわち、制御部３１は、図３４及び図３５に示すように、保持部６１の回転つまり第６軸Ｊ６の回転に伴いツール部２３を下方に移動することで、保持部６１の回転軸Ｚを一定の高さ位置に維持している。

これによっても、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、盛り付ける際にワークＦに過剰な遠心力が作用することを抑制し、これにより食材の飛び散りを抑制して見栄えの良い盛り付けを行うことができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について図３６を参照して説明する。
第５実施形態では、盛り付け処理が含む剥し処理の具体的態様が異なる。この場合、盛り付け処理は、剥し処理として、保持部６１の内面に気体を吐出することで、保持部６１内に保持されたワークＦを保持部６１の内側面から剥す処理を含む。

具体的には、本実施形態の器具６０は、流路部６４及び吐出口６５を有している。流路部６４の基端側は、詳細は図示しないが、例えば気体用の電磁弁を介して外部の気体供給源に接続されている。流路部６４の先端側は、例えば保持部６１の外面に沿って配置されて、吐出口６５に接続されている。吐出口６５は、保持部６１の内側面に向かって開口している。外部の気体供給源から流路部６４に供給された気体は、吐出口６５から保持部６１の内側に向かって吐出される。

外部の気体供給源から供給される気体の種類は特に限定されないが、ワークＦが食品である場合は、食品に対する影響を極力与え得ないように、例えば窒素や二酸化炭素、及び圧縮空気等が好ましい。また、ロボットコントローラ３０は、図示しない電磁弁の開閉を制御して、流路部６４に対する気体の供給、すなわち吐出口６５からの気体の吐出を制御することができる。

そして、ロボットコントローラ３０は、盛り付け処理を実行する際に、剥し処理として、吐出口６５から保持部６１の内面に気体を吐出することで、保持部６１内に保持されたワークＦを保持部６１の内側面から剥す。これによっても、第３実施形態と同様に、例えばワークＦが保持部５１の内面に張り付いてワークＦが保持部５１の内面から剥がれ難くなっていたとしても、吐出口６５から気体を噴射してワークＦに外力を与えることで、ワークＦを強制的に剥がすことができ、その結果、ワークＦを確実に完成品容器Ｗ内に盛り付けることができる。そして、この構成は、例えばワークＦの粘性が高くワークＦを落とそうとした場合にワークＦと保持部６１の内面との間が真空になってしまう場合により有効である。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態について図３７から図４０を参照して説明する。
本実施形態において、回転軸Ｚは、図３７に示すように、保持部６１の開口部６１１の面方向に対して直角方向の面で保持部６１を切断した断面の範囲外を通る位置に設定されている。この場合、回転軸Ｚは、第６軸Ｊ６に平行であって、開口部６１１の面を水平にした場合における保持部６１の厚みの範囲内に設定されている。なお、回転軸Ｚは、回転軸Ｚは、第６軸Ｊ６に平行であって、開口部６１１の面を水平にした場合における保持部６１の厚みの範囲外に設定することもできる。

制御部３１は、開口部６１１を下方に向けるように回転させた場合に開口部６１１の下方に完成品容器Ｗが位置するように回転軸Ｚを設定する。制御部３１は、盛り付け処理の実行により、ロボットアーム２０を動作させて、図３７から図３９に示すように、回転軸Ｚを中心に保持部６１を１８０度回転すなわち上下反転させて、ワークＦを完成品容器Ｗ内に落下させる。

盛り付け処理は、保持部６１の内面に対して物理的な力を作用させて保持部６１が保持しているワークＦを保持部６１の内側面から剥す剥し処理を含んでいても良い。この場合、剥し処理は、例えばロボットアーム２０を動作させて保持部６１を振動させることで保持部６１内に保持されたワークＦに外力を与え、これにより保持部６１内に保持されているワークＦを保持部６１の内側面から剥すようにしても良い。
これによっても、上述した各実施形態と同様の作用効果が得られる。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態について図４１から図４４を参照して説明する。
本実施形態では、器具７０の形状が上記各実施形態と異なる。この場合、器具７０は、器具４０、５０、６０と同様に、例えば人が食材等の盛り付けに使用する器具と同様の形状の器具とすることができる。器具７０は、保持部７１と柄部７２とを有している。この場合、柄部７２は、把持部を兼用しており、ロボットアーム２０のツール部２３に把持される。保持部７１は、例えばヘラやフライ返し等のように平板状に構成されている。この器具７０は、例えばお好み焼きやホットケーキ等のように全体として１つにまとまっており、かつある程度固いものに適している。本実施形態において、盛り付け処理は、第２実施形態と同様に、保持部７１を回転軸Ｚに対して直角方向でかつ水平方向に移動させながら傾ける処理を含む。この場合、盛り付け処理は、上記第６実施形態における剥し処理、すなわち保持部７１を振動させる剥し処理を実行しても良い。

ここで、第２実施形態と同様に、保持部７１内のワークＦが流出を開始させる位置すなわち図４１に示す位置を開始位置Ｓとし、保持部７１からのワークＦの流出を終了させる位置すなわち図４４に示す位置を終了位置Ｅとする。この場合、制御部３１は、開始位置Ｓから終了位置Ｅまで、回転軸Ｚつまり流出点Ｐの上下方向の位置を一定に維持し、回転軸Ｚを支点に保持部７１を連続して回転させて傾けながら水平方向へ移動させる。この場合、制御部３１は、開始位置Ｓから終了位置Ｅまでの水平方向の移動において、その移動速度を一定に維持する。一方、制御部３１は、終了位置Ｅが近づくにつれて、図４３に示すように、保持部７１を傾ける速度を早くする。そして、制御部３１は、図４４に示すように、最終的に、終了位置Ｅにおいて保持部７１を９０度から１００度程度傾ける。

これによっても、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。
また、これによれば、ワークＦが例えばお好み焼きやホットケーキ等のように全体として１つにまとまっており、かつある程度固いものである場合に、見た目良く盛り付けることができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記各実施形態で示した数値などは例示であり、それに限定されるものではない。
また、上記各実施形態は、適宜組み合わせることができる。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

２…素材容器、１０…盛り付け装置、２０…ロボットアーム、３０…ロボットコントローラ、３１１…ＣＰＵ、３３…すくい取り処理部、３４…移動処理部、３５…盛り付け処理部、４１、５１、６１、７１…保持部、４１１、５１１、６１１…開口部、Ｚ…回転軸

Claims (13)

1. ロボットアームと、
   前記ロボットアームの先端に取り付けられワークを保持可能な保持部と、
   前記ロボットアームを動作させて素材容器内に充填されているワークを前記保持部ですくい取り前記保持部内に保持するすくい取り処理を実行可能なすくい取り処理部と、
   前記ロボットアームを動作させて、前記保持部ですくい取った前記ワークを前記保持部内に保持したまま前記保持部を所定位置まで移動させる移動処理を実行可能な移動処理部と、
   前記ロボットアームを動作させて予め設定された回転軸を中心に前記保持部を回転させて前記保持部内に保持された前記ワークを前記保持部から落として盛り付ける盛り付け処理を実行可能な盛り付け処理部と、を備える、
   盛り付け装置。
2. 前記回転軸は、前記保持部を切断した断面の範囲内を通る位置に設定されている、
   請求項１に記載の盛り付け装置。
3. 前記ワークが液体である場合において、
   前記すくい取り処理は、前記素材容器の上方で前記保持部を所定角度傾けた状態にする処理を更に含む、
   請求項１又は２に記載の盛り付け装置。
4. 前記すくい取り処理は、前記保持部の底部側から前記ワーク内に前記保持部を挿入する処理を更に含む、
   請求項１又は２に記載の盛り付け装置。
5. 前記すくい取り処理は、前記保持部の開口部の周囲を形成する縁部から前記保持部の少なくとも一部を前記ワーク内に挿入し、その後、前記開口部が上方へ向く方向へ前記保持部を傾ける処理を更に含む、
   請求項１又は２に記載の盛り付け装置。
6. 前記すくい取り処理は、前記保持部の少なくとも一部を前記ワーク内に挿入した状態で前記保持部を水平方向へ移動させる処理を更に含む、
   請求項５に記載の盛り付け装置。
7. 前記盛り付け処理は、前記回転軸を前記保持部の縁部に設定し、前記回転軸の水平方向の位置を固定した状態で前記回転軸を中心に前記保持部を傾ける処理を更に含む、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の盛り付け装置。
8. 前記盛り付け処理は、前記保持部を９０度以上傾ける処理を更に含む、
   請求項７に記載の盛り付け装置。
9. 前記盛り付け処理は、前記保持部を前記回転軸に対して直角方向でかつ水平方向に移動させながら傾ける処理を含む、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の盛り付け装置。
10. 前記盛り付け処理は、前記保持部の内面に対して物理的な力を作用させて前記保持部が保持している前記ワークを前記保持部の内側面から剥す剥し処理を含む、
    請求項１から９のいずれか一項に記載の盛り付け装置。
11. 前記剥し処理は、前記保持部の内面を加熱する、又は前記保持部の内面に気体を吐出する、若しくは前記保持部を振動させることで、前記保持部内に保持されたワークを前記保持部の内側面から剥す処理を含む、
    請求項１０に記載の盛り付け装置。
12. ロボットアームと、
    前記ロボットアームの先端に取り付けられワークを保持可能な保持部と、
    前記ロボットアームの動作を制御可能なロボットコントローラと、
    を用いて食材を盛り付けるロボットにおいて実行されるプログラムであって、
    前記ロボットコントローラが有するＣＰＵに、
    前記ロボットアームを動作させて、素材容器内に充填されている食材を前記保持部ですくい取り前記保持部内に保持するすくい取り処理と、
    前記ロボットアームを動作させて、前記保持部ですくい取った前記ワークを前記保持部内に保持したまま前記保持部を所定位置まで移動させる移動処理と、
    前記ロボットアームを動作させて、前記保持部の開口部の面方向に対して直角方向の面で前記保持部を切断した断面の範囲内を通る位置に設定された回転軸を中心に前記保持部を傾けて前記保持部内に保持された前記ワークを前記保持部から落として所定位置に盛り付ける盛り付け処理と、を実行させることができる、
    盛り付けプログラム。
13. ロボットアームと、
    前記ロボットアームの先端に取り付けられワークを保持可能な保持部と、
    を備えるロボットを用いてワークを盛り付ける方法であって、
    前記ロボットアームを動作させて素材容器内に充填されているワークを前記保持部ですくい取り前記保持部内に保持するすくい取り処理と、
    前記ロボットアームを動作させて前記保持部ですくい取った前記ワークを前記保持部内に保持したまま前記保持部を所定位置まで移動させる移動処理と、
    前記ロボットアームを動作させて前記保持部の開口部の面方向に対して直角方向の面で前記保持部を切断した断面の範囲内を通る位置に設定された回転軸を中心に前記保持部を傾けて前記保持部内に保持された前記ワークを前記保持部から落として所定位置に盛り付ける盛り付け処理と、を順に実行する、
    盛り付け方法。

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