JP2023118018A - ロボット、及びこれを備えた細長い部材のピックアップシステム - Google Patents

Abstract

【課題】トングなどの把持部材で把持した細長い部材を所定の位置に配置する、ロボット及びこれを備えたピックアップシステムを提供する。【解決手段】ロボット本体に対して可動するアーム部材と前記アーム部材の動作を制御する制御部とを備え、アーム部材は把持部と前記把持部を支持し複数の関節を有するアーム本体とを備え、前記制御部は前記把持部材を収容された前記細長い部材の積層物の中に差し込み前記細長い部材を把持する把持ステップと、前記複数の関節のうち少なくとも１つの前記関節を駆動し前記把持部を上方に旋回させる第１旋回ステップと、前記アーム本体により前記把持部を所定の位置の上方まで移動させる移動ステップと、少なくとも１つの前記関節を駆動し前記把持部を下方に旋回させつつ前記把持部による前記細長い部材の把持を解除し前記細長い部材を前記所定の位置に配置する第２旋回ステップと、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、細長い部材を把持するように構成されたロボット、及びこれを備えた細長い部材のピックアップシステムに関する。

特許文献１には、アーム部材を駆動し、アーム部材の先端に設けられたトングによって麺製品をピックアップし、これを計量用のトレイに配置するロボットが開示されている。

特許第６６８０３８７号公報

麺製品は、細長く柔軟性があるため、トングで把持された麺製品はトングからぶら下がった状態で、アーム部材によって移動される。そのため、麺製品はアーム部材の移動による慣性によってアーム部材の進行方向とは反対側に力を受けながら移動する。したがって、麺製品が慣性力を受けた状態で、トレイに配置しようとすると、位置ずれが生じるおそれがある。その一方で、麺製品が慣性力の影響を受けずに重力のみによって下方に垂れ下がった状態にした上で、トングを開いてトレイに配置することもできる。しかしながら、そのようにすると、アーム部材の停止時間が長くなり、麺製品の配置に要する時間が長くなるという問題がある。このような問題は、麺製品のピックアップだけでなく、細長い部材をピックアップする場合にも起りうる問題である。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、トングなどの把持部材で把持した細長い部材を効率的に所定の位置に配置することができる。ロボット、及びこれを備えた細長い部材のピックアップシステムを提供することを目的とする。

本発明に係るロボットは、細長い部材を把持するように構成されたロボットであって、ロボット本体と、前記ロボット本体に対して可動する少なくとも１つのアーム部材と、前記アーム部材の動作を制御する制御部と、を備え、前記アーム部材は、前記細長い部材を把持する把持部と、前記把持部を支持し、複数の関節を有するアーム本体と、を備え、前記制御部は、前記把持部材を、収容された前記細長い部材の積層物の中に差し込み、前記細長い部材を把持する把持ステップと、前記複数の関節のうち、少なくとも１つの前記関節を駆動し、前記細長い部材を把持した前記把持部を上方に旋回させる第１旋回ステップと、前記アーム本体により、前記把持部を所定の位置の上方まで移動させる移動ステップと、少なくとも１つの前記関節を駆動し、前記把持部を下方に旋回させつつ、前記把持部による前記細長い部材の把持を解除し、前記細長い部材を前記所定の位置に配置する第２旋回ステップと、を備えている。

上記ロボットにおいて、前記第２旋回ステップにおいては、前記アーム本体を前記所定の位置から待避させながら、前記旋回を行うことができる。

本発明に係る細長い部材のピックアップの方法は、上述したいずれかのロボットと、計量装置と、を備え、前記計量装置は、前記所定の位置を有する少なくとも１つの計量ユニットを備え、前記計量ユニットの前記所定の位置に配置された前記細長い部材が、所定範囲の重量であるとき、前記計量ユニットが駆動し、前記細長い部材が搬送されるように構成されている。

本発明によれば、トングなどの把持部材で把持した細長い部材を効率的に所定の位置に配置することができる。

本発明の一実施形態に係るピックアップシステムの平面図である。 図１の正面図である。 図１の側面図である。 図１の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る第１ロボットのある姿勢を示す斜視図である。 第１ロボットのある姿勢を示す正面図である。 エンドエフェクタの斜視図である。 第１アーム部材を模式的に表す図である。 第１アーム部材による予備操作を示す平面図である。 第１アーム部材による麺製品のピックアップ操作を示す斜視図である。 第１アーム部材による麺製品のピックアップ操作を示す斜視図である。 第１アーム部材による麺製品のピックアップ操作を示す斜視図である。 第１アーム部材の第１回転操作前の状態を示す正面図である。 第１アーム部材の第１回転操作を示す正面図である。 第１アーム部材の第２回転操作を示す正面図である。 第１アーム部材の上下動操作を示す正面図である。 第１アーム部材による麺製品の配置操作を示す側面図である。 第１アーム部材による麺製品の配置操作を示す側面図である。 第１アーム部材による麺製品の配置操作を示す側面図である。

以下、本発明に係る細長い部材のピックアップシステムを、麺製品のピックアップシステムに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ここでいう麺製品とは、例えば、パスタ、うどん、蕎麦などである。図１は本実施形態に係るピックアップシステムの平面図、図２は図１の正面図、図３は図１の一部側面図、図４は図１の斜視図（但し、一方のロボットを省略している）である。以下では、搬送装置の説明を行うときには、図１～図４に示す方向にしたがって説明を行う。また、ロボットの説明を行うときには、後述する図５に記載の方向にしたがって説明を行う。但し、本発明は、これらの方向に限定されず、種々の方向に設定可能である。

図１～図４に示すように、本実施形態に係るピックアップシステムは、第１ロボット１００と、第２ロボット２００と、麺製品Ｎの搬送装置３００と、を備えている。搬送装置３００は、複数の計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７と、各計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７から供給された麺製品Ｎを搬送する第１搬送コンベア３３と、第１搬送コンベア３３から供給される麺製品Ｎを搬送する第２搬送コンベア３４と、を備えている。この搬送装置３００は、２台のロボット１００，２００の間に配置されている。各ロボット１００，２００と搬送装置３００との間には、麺製品Ｎが収容された収容部材４１，４２がそれぞれ配置されている。そして、各ロボット１００，２００は収容部材４１，４２から所定量の麺製品Ｎをピックアップし、いずれかの計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７に配置するようになっている。計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７上に配置された麺製品Ｎは、第１搬送コンベア３３に供給されて搬送され、さらに第２搬送コンベア３４に移し替えられて搬送されるようになっている。以下では、まず搬送装置３００について詳細に説明し、その後、ロボット１００，２００について詳細に説明する。

＜１．搬送装置＞
図１～図４に示すように、搬送装置３００は、左右方向に離れて配置された一対の計量コンベア群３０１，３０２を有しており、各計量コンベア郡３０１，３０２には、それぞれ複数の計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７が設けられている。各計量コンベア郡３０１，３０２の間には前後方向に延びる第１搬送コンベア３３が配置され、第１搬送コンベア３３の前端側には左右方向に延びる第２搬送コンベア３４が配置されている。さらに、左側の計量コンベア群３０２の後端側には、操作表示器３５が配置されている。これらの各機器の動作は制御装置（図示省略）によって制御されている。

以下では、第１搬送コンベア３３の右側の計量コンベア群を第１計量コンベア群３０１、左側の計量コンベア群を第２計量コンベア群３０２と称することとする。第１計量コンベア群３０１の右側には第１ロボット１００が配置され、第１ロボット１００がピックアップした麺製品Ｎは、第１計量コンベア群３０１のいずれかの計量コンベア３１１～３１７に配置される。一方、第２計量コンベア群３０２の左側には第２ロボット２００が配置され、第２ロボット２００がピックアップした麺製品Ｎは、第２計量コンベア群３０２のいずれかの計量コンベア３２１～３２７に配置される。第１計量コンベア群３０１と第２計量コンベア群３０２は、左右対称に配置され、概ね同一構成であるため、以下では、主として、第１計量コンベア群３０１について説明する。

＜１－１．計量コンベア群＞
第１計量コンベア群３０１は、前後方向に並ぶ複数の計量コンベア３１１～３１７を備えている。本実施形態では、一例として７台の計量コンベア３１１～３１７が設けられているが、説明の便宜のため、前から後に向かって並ぶ計量コンベアを、それぞれ第１～第７計量コンベア３１１～３１７と称することとする。但し、各計量コンベア３１１～３１７は、概ね同一構成であるため、以下では第１計量コンベア３１１について説明する。

第１計量コンベア３１１は、ロードセル等の重量センサ（図示省略）によって支持されたベルトコンベアによって構成されている。ベルトコンベアの搬送方向は左右方向となっており、載せられた麺製品Ｎを左側に配置されている第１搬送コンベア３３に搬送するようになっている。また、重量センサによって載せられた麺製品Ｎの重量が計量され、その計量値（アナログ重量信号）が、Ａ／Ｄ変換部でデジタル信号に変換され、制御装置に送信される。

＜１－２．搬送コンベア＞
第１搬送コンベア３３は、ベルトコンベアで構成され、各計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７から供給される麺製品Ｎを前方へ搬送する。したがって、図２に示すように、第１搬送コンベア３３は、各計量コンベア群３０１，３０２よりも下方に配置されている。また、第１搬送コンベア３３の前端には、左右方向に延びる第２搬送コンベア３４が配置されており、第１搬送コンベア３３で搬送された麺製品Ｎが、第２搬送コンベア３４に移し替えられる。そのため、第２搬送コンベア３４は、第１搬送コンベア３３よりも下方に配置されている。第２搬送コンベア３４は、ベルトコンベアによって構成されており、左右方向に循環移動している。このベルトコンベア上には搬送方向に所定間隔をおいて、トレイ３４１が固定されている。各トレイ３４１は、循環移動するベルトコンベアの上側にあるときは右側へ搬送され、ベルトコンベアの下側にあるときは左側へ搬送される。すなわち、各トレイ３４１はベルトコンベアとともに左右方向に循環移動している。そして、第２搬送コンベア３４の右側には回収容器３８が配置されている。この回収容器３８には、各トレイ３４１に収容された麺製品Ｎが袋詰めされ、回収される。

制御装置は、例えばマイクロコントローラ等によって構成され、ＣＰＵ等で構成される演算制御部と、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリで構成された記憶部とを有している。記憶部には、運転用プログラム、計量データ等の各種データが記憶される。なお、制御装置は、集中制御する単独の制御装置によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置によって構成されていてもよい。

制御装置は、演算制御部が記憶部に記憶されている運転用プログラムを実行することにより、搬送装置全体の制御を行う。例えば、各重量センサによって計測される計量値をＡ／Ｄ変換部を介してデジタル値として随時取得し、必要であれば記憶部に記憶する。また、制御装置は、コンベア駆動回路部を介して各計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７及び各搬送コンベア３３，３４の搬送動作を制御する。さらに、制御装置は、操作表示器３５からの信号を入力し、操作表示器３５へ表示するデータ等の信号を出力する。

操作表示器３５は、例えばタッチスクリーン式のディスプレイ（表示装置）を備え、このディスプレイの画面上で、搬送装置３００の運転の開始及び停止等の操作、運転パラメータの設定等を行うことができる。また、制御装置による運転（制御）の結果をディスプレイ画面上に表示することができる。

＜１－３．搬送装置の動作＞
次に、上記のように構成された搬送装置３００の動作の一例について説明する。本実施形態では、後述するようにロボット１００，２００が、搬送停止状態で麺製品Ｎが載っていない計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７に麺製品Ｎを随時供給する（載せる）作業を行う。

制御装置は、Ａ／Ｄ変換部から一定時間間隔で各重量センサの計量値を取得し、重量センサの計量値に基づいて麺製品Ｎが供給されている計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７を認識するとともにその麺製品Ｎの重量値を認識する。ここで、麺製品Ｎが供給されている計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７を認識する際、計量値（重量値）を予め設定されている基準範囲と比較し、計量値が基準範囲以内であれば適切な量の麺製品Ｎが供給されていると判定する。この場合には、所定のタイミングで計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７を駆動し、載せられた麺製品Ｎを第１搬送コンベア３３に搬送する。計量値が基準範囲より小さい第１基準値未満であれば麺製品Ｎは供給されていないと判定する。この場合には、ロボット１００，２００により、麺製品Ｎを計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７に配置する。また、計量値が、第１基準値以上基準範囲の下限値未満であれば、配置されるべき麺製品Ｎが所定量に達していないとして、ロボット１００，２００により麺製品Ｎの追加を行う。一方、計量値が基準範囲を超えている場合には、麺製品Ｎが過剰に配置されていると判定され、ロボット１００，２００により、載せられた麺製品Ｎの一部を取り去る制御を行う。また、第１計量コンベア郡３０１と収容部材４１との間、つまり第１搬送コンベア３３とは反対側に前後方向に延びる回収レーンを配置し、麺製品Ｎの計量値が基準範囲を超えていると、その計量コンベア３１１～３１７を駆動し、麺製品Ｎを回収レーンへ搬送することでも取り去る制御を行うことができる。

以上の制御において、制御装置は、各計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７における計量の結果をロボット１００，２００の制御装置に逐次送信する。これにより、各ロボット１００，２００は、麺製品Ｎが適量配置された計量コンベア、麺製品Ｎが配置されていない計量コンベア、麺製品Ｎの量が不足している計量コンベア、及び麺製品Ｎが過剰に配置されている計量コンベアを認識することができる。したがって、各計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７の状態に応じて、ロボット１００，２００を制御することができる。例えば、各ロボット１００，２００は、麺製品Ｎが配置されていない最も近い計量コンベアを検知し、その計量コンベアから順に麺製品Ｎを配置することができる。

次に、制御装置は、所定のタイミングで、各計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７から第１搬送コンベア３３へ麺製品Ｎを搬送する。第１搬送コンベア３３の下流側にある第２搬送コンベア３４には所定間隔をおいてトレイ３４１が配置されているため、第１搬送コンベア３３から第２搬送コンベア３４へは、所定の時間おきに麺製品Ｎを供給する必要がある。そのため、第１搬送コンベア３３上には、所定間隔で麺製品Ｎが配置される必要がある。

この制御のため、制御装置は、基準範囲の適量の麺製品Ｎが配置されている計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７を所定のタイミングで駆動し、第１搬送コンベア３３上に搬送する。そして、制御装置は、各計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７から供給された麺製品Ｎが、第１搬送コンベア３３上で所定の間隔で配置されるようにする。したがって、各計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７は、適量の麺製品Ｎが配置されても制御装置が規定したタイミングまでは停止している。

第１搬送コンベア３３に供給された麺製品Ｎは、下流側に第２搬送コンベア３４のトレイに供給される。そして、各トレイ３４１にある麺製品Ｎは、例えば、作業員により順次袋詰めされ、第２搬送コンベア３４の右側にある回収容器３８に順次回収されていく。

＜２．ロボット＞
本実施形態で用いる第１及び第２ロボット１００，２００は同じものであり、人間の上半身を模したロボットである。各ロボット１００，２００は、収容部材４１，４２に隣接する基台４５，４６の上に配置されている。第１及び第２ロボット１００，２００は同じ構造であるため、以下では、第１ロボット１００について説明する。

図５は、本実施形態に係る第１ロボットのある姿勢を示す斜視図、図６は第１ロボットのある姿勢を示す正面図である。

図５及び図６に示すように、第１ロボット１００は、胴体１０１、頭部１０２、及び一対のアーム部材１０３，１０４を有している。胴体１０１の上端部には、上下方向の軸周りに回転可能な頭部１０２が設けられている。また、胴体１０１の上部には、下方を撮影する第１カメラ１０５が設けられており、この第１カメラ１０５によって、第１ロボット１００の前方に配置された収容部材４１の内部を撮影するようになっている。すなわち、このカメラ１０５によって、収容部材４１内の麺製品Ｎを撮影し、ピックアップすべき部分を算出するようにしている。また、頭部１０２には第１カメラと同様の機能を有する第２カメラ１０６が設けられている。これら第１及び第２カメラ１０５，１０６は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を利用したイメージセンサを備えるデジタルカメラであってもよいし、さらに深度を測定できるＲＧＢ－Ｄカメラ等であってもよい。麺製品Ｎのピックアップについては、後述する。なお、本実施形態では、胴体１０１と頭部１０２が本発明のロボット本体に相当する。

胴体１０１の右側には第１アーム部材１０３が設けられ、左側には第２アーム部材１０４が設けられている。これらのアーム部材１０３，１０４は同じ構造を有し、左右対称であることのみが相違するため、以下では第１アーム部材１０３について説明する。

＜２－１．アーム部材＞
第１アーム部材１０３は、７軸の自由度を有する多関節を有している。この第１アーム部材１０３は一般的なマニピュレータであり、可動せず一体に変位する骨格部材であるリンクと、リンク間を接続し、所定の回転軸を基準として接続されるリンクを互いに変位させる関節とを交互に備えている。また、アーム部材１０３の先端にはエンドエフェクタ（把持部）３が設けられている。

第１アーム部材１０３は、各関節にサーボモータを内蔵すると共に、サーボモータの回転角を制御する制御装置１０８と信号線を介して接続される。制御装置１０８は、第１ロボット１００に内蔵されるものであってもよいし、外付けされるものであってもよい。また、制御装置１０８は、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）等の通信網を介して接続され、いわゆるクラウド上でサービスを提供する装置であってもよい。本実施形態におけるサーボモータは、例えば、ブレーキを内蔵していないものとすることができる。

各リンク１１～１７等の材料は特に限定されず、樹脂や金属、カーボン等を利用することができる。また、成形方法も特に限定されず、塑性加工や射出成型により製造してもよいし、３Ｄプリンタを利用して造形してもよい。

次に、第１アーム部材１０３の詳細な構造について説明する。図５及び図６に示すように、第１アーム部材１０３は、７つのリンク１１～１７と、これらを接続する７つの関節２１～２７を有している。具体的には、胴体１０１の一部（肩部分）である第１リンク１１と、第１リンク１１の一端に接続される第１関節２１と、第１関節２１を介して第１リンク１１に一端が接続される第２リンク１２と、第２リンク１２の他端に接続される第２関節２２と、第２関節２２を介して第２リンク１２に一端が接続される第３リンク１３と、第３リンク１３の他端に接続される第３関節２３と、第３関節２３を介して第３リンク１３に一端が接続される第４リンク１４と、第４リンク１４の他端に接続される第４関節２４と、第４関節２４を介して第４リンク１４に一端が接続される第５リンク１５と、第５リンク１５の他端に接続される第５関節２５と、第５関節２５を介して第５リンク１５に一端が接続される第６リンク１６と、第６リンク１６の他端に接続される第６関節２６と、第６関節２６を介して第６リンク１６に一端が接続される第７リンク１７と、第７リンク１７の他端に接続される第７関節２７とを有している。

図７はアーム部材の先端に設けられたエンドエフェクタの斜視図である。図７に示すように、第７関節２７の先端には、２指グリッパで構成されたエンドエフェクタ（把持部）３が設けられている。第７関節２７は第７リンク１７の軸方向に延びる回転軸Ｓ周りに回転可能な関節であり、２指グリッパは、第７関節２７に対して回転可能に連結された支持部３１と、この支持部３１において回転軸Ｓを挟んで配置された一対の把持部材３２，３３と、を備えている。各把持部材３２，３３の端部は、支持部３１に対して揺動可能に連結されており、これによって、両把持部材３２，３３の先端部が互いに近接離間可能となっている。したがって、両把持部材３２，３３によって麺製品Ｎを掴むことができるようになっている。なお、把持部材３２，３３はサーボモータなどで揺動させることができる。また、把持部材３２，３３は、麺製品Ｎを把持しやすいような、例えば、トングによって構成することができる。なお、アーム部材において、エンドエフェクタ以外の上記リンク及び関節が本発明のアーム本体に相当する。

図８は、第１アーム部材１０３を模式的に表す図である。図８に示す第１アーム部材１０３は、第１～第７リンク１１～１７、リンク間を接続する第１～第７関節２１～２７、及びエンドエフェクタ３を含み、制御装置１０８と接続されている。また、第４リンク１４は第１結合部１４１を備え、第６リンク１６は第２結合部１６１を備える。図１０においては、リンクを太い直線で表し、関節を双円錐又は二重の円（楕円）で表す。双円錐は、モータの回転軸が接続されるリンクの中心軸と一致し、接続されるリンクを回転運動させる関節を表す。すなわち、双円錐で表された関節は、一点鎖線の矢印で示すように、円錐の頂点同士を連結する軸（図示せず）を中心に、円錐の頂点に接続されたリンクを互いに回転させる。なお、接続されるリンクを回転運動させる関節を、便宜上「回転関節」とも呼ぶ。また、二重の円は、モータの回転軸が接続されるリンクの中心軸と一致せず、回転軸に接続されるリンクを旋回運動（回動）させる関節を表す。すなわち、二重の円で示す関節は、二点鎖線の矢印で示すように、円の中心を通る垂線（図示せず）を軸にして各円に接続されたリンクを互いに旋回させる。なお、接続されるリンクを旋回させる関節を、便宜上「旋回関節」とも呼ぶ。このように、本実施形態に係るロボットアームは、回転関節（関節２１、２３、２５、２７）と旋回関節（関節２２、２４、２６）とを交互に備えている。

制御装置１０８は、プロセッサ１８１と記憶装置１８２とを有する。プロセッサ１８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置であり、プログラムを実行することにより、第１ロボット１００の動作を制御する。また、図８に示した記憶装置１８２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の主記憶装置及びＨＤＤ（Hard-disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等の補助記憶装置（二次記憶装置）である。主記憶装置は、プロセッサが読み出したプログラム等を一時的に記憶したり、プロセッサの作業領域を確保したりする。補助記憶装置は、プロセッサが実行するプログラム等を記憶する。なお、プロセッサ１８１及び記憶装置１８２は、メモリを内蔵したマイクロコントローラであってもよい。

＜２－２．ロボットの動作＞
次に、第１ロボット１００が麺製品Ｎをピックアップし、計量コンベア３１１～３１７を配置する動作について、図９～図１９を参照しつつ説明する。以下では、収容部材４１から麺製品Ｎをピックアップする操作をピックアップ操作と称し、ピックアップした麺製品Ｎを計量コンベア３１１～３１７まで移動し、計量コンベアに配置する操作を配置操作と称することとする。また、これらの操作をまとめてピックアップ動作と称することがある。

以下のピックアップ動作では、上述した関節２１～２７のうちの少なくとも１つを駆動させることで、第１アーム部材１０３を動作させる。したがって、第１アーム部材１０３が、以下に説明する動作を行う限りは、駆動させる関節２１～２７は特には限定されない。また、以下では第１アーム部材１０３の動作について説明するが、第２アーム部材１０４も同様に動作する。本実施形態では、第１アーム部材１０３によって第５～第７計量コンベア３１５～３１７に麺製品Ｎが配置され、第２アーム部材１０４によって、第１～第４計量コンベア３１１～３１４に麺製品Ｎが配置されるように設定されていることとする。

まず、第１ロボット１００は、カメラ１０５によって収容部材４１の内部にある麺製品Ｎを撮像し、把持部材３２，３３を挿入する部位を特定する。例えば、カメラ１０５によって麺製品Ｎの画像から深度を算出し、収容部材４１の底面からの麺製品Ｎの高さが最も高い部位を挿入箇所として特定することができる。次に、図９に示すように、把持部材３２，３３を互いに離間させた状態で、エンドエフェクタ３を初期位置から一方側（以下、プラス側という）に所定角度回転させる（例えば、９０～１８０度，以下、第１角度といい、この動作を予備回転という）。そして、図１０に示すように、この状態からエンドエフェクタ３を麺製品Ｎに挿入する。続いて、図１１に示すように、把持部材３２，３３を近接させて麺製品Ｎを掴み、エンドエフェクタ３を所定の高さまで上昇させる。このとき、図１２に示すように、エンドエフェクタ３の回転軸Ｓが、水平方向Ｈから麺製品Ｎに応じた傾きになるように、第１アーム部材１０３の姿勢を調整する。この傾きθは、例えば、多くの麺製品では－８０度～＋８０度であることが好ましく、－４０度～＋４５度であることがより好ましい。なお、ここでいう、例えば－４５度とは水平方向Ｈよりも下方に４５度傾いた角度であり、＋４５度とは水平方向Ｈよりも上方に４５度傾いた角度である。

次に、図１３に示す状態から図１４に示す状態となるように、エンドエフェクタ３を上記プラス側とは反対側（以下、マイナス側という）に第１角度の２倍程度回転させる（以下、第１回転操作という）。このとき、エンドエフェクタ３においては、麺製品Ｎが把持部材３２，３３からプラス側及びマイナス側にぶら下がった状態となっているが、全ての麺製品Ｎが把持部材３２，３３に把持されている訳ではなく、一部の麺製品Ｎは把持部材３２，３３に把持された麺製品Ｎに絡みついていることがある。したがって、エンドエフェクタ３をマイナス側に回転させることで、把持部材３２，３３からマイナス側にぶら下がった麺製品Ｎに下方の加速度を付与することができるため、マイナス側に絡みついた麺製品Ｎを振り落とすことができる。

続いて、図１５に示すように、エンドエフェクタ３をプラス側に第１角度の２倍程度回転させる（以下、第２回転操作という）。これにより、把持部材３２，３３からプラス側にぶら下がった麺製品Ｎに下方の加速度を付与することができるため、プラス側に絡みついた麺製品Ｎを振り落とすことができる。

その後、エンドエフェクタ３を上下動させることで、絡みついた麺製品Ｎをさらに振り落とす（以下、上下動操作という）。例えば、エンドエフェクタ３を２～３回程度上下動させることが好ましい。このとき、図１６に示すように、上述した回転操作後の初期位置からエンドエフェクタ３を所定距離だけ下降させた後、初期位置よりも上昇させる。すなわち、エンドエフェクタ３を上昇させる工程では、その直前のエンドエフェクタ３の最上点よりも高い位置にエンドエフェクタ３を上昇させる。これにより、エンドエフェクタ３の下降時に麺製品Ｎに作用する加速度を増すことができ、絡みついた麺製品Ｎをさらに振り落とすことができる。なお、第２回転操作と上下動操作を行う順序は特には限定されず、上記と反対であってもよいし、同時に行われてもよい。

こうして、麺製品Ｎの振り落とし作業が完了すると、エンドエフェクタ３を計量コンベアに移動させる。上記のように、搬送装置３００は、第１～第７計量コンベア３１５～３１７のうち、麺製品Ｎが配置されていない計量コンベアを第１ロボット１００に逐次送信しているため、第１ロボット１００は、例えば、第１アーム部材１０３に割り当てられている第５～第７計量コンベア３１５～３１７のいずれかに麺製品Ｎが配置されていないことを検知すると、麺製品Ｎが配置されていない計量コンベア３１５～３１７のうち、第１ロボット１００に最も近い計量コンベアから麺製品Ｎを配置する。

まず、図１７に示すように、エンドエフェクタ３を上方に旋回させる（第１旋回操作）。これにより、把持部材３２，３３から下方にぶら下がる麺製品が搬送装置の端部などと干渉するのを抑制することができる。次に、第１アーム部材１０３を対象とする計量コンベア側に移動させる。図１８に示すように、エンドエフェクタ３が対象となる計量コンベアの上方に位置したときには、把持部材３２，３３の動作方向（近接離間方向）が水平方向とほぼ一致するようにエンドエフェクタ３の回転位置を調整しておく。そして、図１９に示すように、対象となる計量コンベアの上方で、エンドエフェクタ３を下方に旋回させながら（第２旋回操作）、その最下点付近で把持部材３２，３３を離間させ、麺製品Ｎを計量コンベア上に落下させる。このとき、エンドエフェクタ３を計量コンベアの前部付近（搬送コンベア側）の上方に位置決めし、この位置から後方にやや待避させながら下方に旋回させると、麺製品ＮをＵ字状の形態で計量コンベア上に配置することができる。

こうして、麺製品Ｎが計量コンベア３１５～３１７上に配置されると、エンドエフェクタ３が収容部材４１の上方に移動するように第１アーム部材１０３を動作させ、次の麺製品Ｎのピックアップ動作を行う。以上と同様の動作を第２アーム部材１０４も行う。すなわち、第２アーム部材１０４は、収容部材４１から麺製品Ｎをピックアップし、第１～第４計量コンベア３１１～３１４のいずれかに麺製品Ｎの配置を行う。また、第２ロボット２００も同様の動作を行い、収容部材４２から麺製品Ｎをピックアップし、第２計量コンベア群３０２のいずれかの計量コンベア３２１～３２７に配置する。その後の麺製品Ｎの搬送については、上述したとおりである。

なお、計量コンベア３１１～３１７上に配置された麺製品Ｎが上述した基準範囲未満であると判定された場合には、追加のピックアップ動作を行うことができる。すなわち、計量された麺製品Ｎの重量に応じて、足りない量の麺製品Ｎを収容部材４１からピックアップし、再度、対象となる計量コンベアに配置する。このときの麺製品Ｎのピックアップの方法は特には限定されず、例えば、収容部材４１内の麺製品Ｎに挿入する把持部材３２，３３の長さを、規定よりも短くするなどしてピックアップする麺製品Ｎの重量を調整することができる。

また、計量コンベア３１１～３１７上の麺製品Ｎの重量が規定範囲を超えている場合には、計量コンベア３１１～３１７に配置されている麺製品Ｎの一部を把持部材３２，３３によってピックアップし、麺製品Ｎの重量が規定範囲内に入るように減らすことができる。このとき、第１ロボット１００の頭部１０２に設けられている第２カメラ１０６によって対象となる計量コンベア上の麺製品Ｎを撮像し、上記と同様に、麺製品Ｎをピックアップする部位を特定する。そして、計量された麺製品Ｎの重量に基づいて、把持部材３２，３３を挿入する長さを調整し、麺製品Ｎの一部をピックアップする。これにより、計量コンベア上の麺製品Ｎの重量が基準範囲内にあると判定されると、上記のように第１搬送コンベア３３に搬送される。

その他、計量コンベア３１１～３１７上に配置された麺製品Ｎが基準範囲にない場合には、その麺製品Ｎを回収することもできる。例えば、第１計量コンベア郡３０１と収容部材４１との間、つまり第１搬送コンベア３３とは反対側に前後方向に延びる回収レーンを配置することができる。そして、麺製品Ｎの重量が基準範囲にないと判定されると、その計量コンベア３１１～３１７を駆動し、麺製品Ｎを回収レーンへ搬送することができる。回収された麺製品Ｎは、収容部材４１に収容することができる。あるいは廃棄することもできる。

収容部材４１の麺製品Ｎが少なくなった場合には、収容部材４１に麺製品Ｎを直接補充することができる。その他、収容部材４１は、搬送装置３００と第１ロボット１００との間に配置されているため、前後方向に移動可能である。したがって、収容部材４１内の麺製品Ｎが少なくなった場合には、収容部材４１を前後方向のいずれかに移動し、代わりに麺製品Ｎが充填された交換用の収容部材を前後方向から第１ロボット１００の前に配置することができる。このとき、交換用の収容部材によって収容部材４１を前後方向に押し出すように操作すれば、麺製品Ｎの補充の効率をさらに向上することができる。また、ピックアップ時に飛び散った麺製品Ｎを受け取るため、収容部材４１の前後方向の少なくとも一方に、空の受け用の収容部材を配置することもできる。

＜３．特徴＞
上記のように構成された麺製品のピックアップシステムでは、次のような効果を得ることができる。

（１）本実施形態では、ピックアップ操作において、第１回転操作、第２回転操作、及び上下動操作を行っているが、これにより、絡まった麺製品Ｎを振り落とすことができる。ピックアップされた麺製品Ｎは、計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７まで移動されるが、この過程において、把持部材３２，３３に把持されていない、絡まった麺製品Ｎが脱落するおそれがある。そこで、上記のように絡まった麺製品Ｎを配置操作前に振り落とすことで、麺製品Ｎが収容部材４１と計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７との間で落下するのを抑制することができる。また、適量の麺製品Ｎを計量コンベア上に配置することができる。さらに、絡まった麺製品Ｎが配置操作に際に落下し、複数の計量コンベアにまたがって麺製品Ｎが配置された場合に、計量コンベアが正しく計量動作を完了できない状態を回避することができる。

（２）麺製品Ｎの配置操作においては、エンドエフェクタ３を下方に旋回しつつ把持部材３２，３３の把持状態を解除しているが、これにより麺製品Ｎに作用する慣性を定型化することができ、麺製品Ｎを計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７上に正確に配置することができる。

（３）本実施形態では、ロボット１００から最も近い計量コンベアから麺製品Ｎを配置するようにしているため、麺製品Ｎの移動距離を短くすることができる。これにより、麺製品Ｎの脱落のリスクを低減することができる。また、麺製品Ｎの配置の効率を向上することができ、作業時間の短縮が可能となる。

（４）本実施形態では、収容部材４１を第１ロボット１００の前方に配置し、さらにその前方に計量コンベア３１１～３１７を配置している。そのため、第１ロボット１００が麺製品Ｎをビックアップした後、アーム部材１０３，１０４を前方に移動させれば、麺製品Ｎを計量コンベア３１１～３１７に配置できるため、アーム部材１０３，１０４を含む第１ロボット１００の姿勢を大きく変化させることなく、ピックアップ操作と配置操作を行うことができる。したがって、麺製品Ｎのピックアップ動作を効率的に行うことができ、作業時間を短縮することが可能となる。また、第１ロボット１００の正面に収容部材４１を配置しているため、第１ロボット１００の第１カメラ１０５を固定したままで、収容部材４１の麺製品Ｎを撮像することができる。したがって、この点においても、麺製品Ｎのピックアップ動作を効率的に行うことができる。

＜４．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。なお、以下の各変形例は適宜組み合わせることができる。なお、以下では、いずれか一方のロボット、またはいずれか一方のアーム部材について説明しているが、特に断りの無い限り、他方のロボットまたはアーム部材にも適用可能であることを意味している。

（１）上記実施形態では、７自由度を有する多関節のアーム部材１０３，１０４を有するロボット１００について説明したが、ロボット１００の構成は特には限定されない。すなわち、上述したような麺製品Ｎのピックアップ動作を行うことができれば、アーム部材１０３，１０４の構成は特には限定されず、７自由度以外の多関節でもよい。また、ロボットの数も特には限定されない。

（２）上記実施形態では、ピックアップ操作において、麺製品Ｎの振り落としのために、第１回転操作を行う前に、エンドエフェクタ３を初期位置からプラス側に予め回転させた状態で、麺製品に把持部材を挿入しているが、この予備操作を行わずに第１回転操作を行うこともできる。

（３）上記実施形態では、ピックアップ操作において、麺製品Ｎの振り落としのために、第１回転操作、第２回転操作、及び上下動操作を行っているが、少なくとも第１回転操作が行われれば、絡みついている麺製品Ｎを振り落とすことができる。したがって、第２回転操作及び上下動操作は必ずしも必要でなく、必要に応じて、これらの少なくとも一方を追加することができる。また、各回転操作における回転角度は特には限定されない。さらに、これらの操作に限定されず、他の操作によって麺製品をピックアップすることもできる。

（４）本発明において、上述した麺製品Ｎの配置操作における上方へのエンドエフェクタ３の旋回操作と、下方への旋回操作は必須であるが、下方への旋回操作の際に、アーム部材をやや待避させる操作は、必ずしも必要ではなく、必要に応じて行えばよい。

（５）上記実施形態では、第１ロボット１００の第１アーム部材１０３が第５～第７計量コンベア３１５～３１７に麺製品Ｎを配置するように設定され、第２アーム部材１０４が第１～第４計量コンベア３１１～３１４に麺製品Ｎを配置するように設定されているが、これ以外の設定でもよい。例えば、一部の計量コンベアにおいて、第１アーム部材１０３及び第２アーム部材１０４のいずれでも麺製品Ｎを配置できるように設定することができる。これにより、麺製品Ｎの配置の効率を向上することができる。このような計量コンベアは、第１ロボット１００の近傍に配置されているものが適切であり、例えば、第４計量コンベア３１４に対し、第１アーム部材１０３と第２アーム部材１０４とのいずれでも麺製品Ｎを配置できるように設定することができる。

（６）ロボット１００の構成は特には限定されず、胴体１０１及び頭部１０２が明確に区別できるものでなくてもよく、少なくともアーム部材１０３，１０４とこれを支持するロボット本体が設けられていればよい。また、カメラ１０５，１０６の位置も特には限定されず、重量が基準範囲を超えた麺製品Ｎの一部をピックアップする操作を行わなければ、カメラは収容部材４１を撮像するものだけでもよい。あるいは、カメラ以外の各種のセンサを用いて、収容部材４１においてピックアップすべき麺製品Ｎの位置を算出することもできる。また、アーム部材の数は特に限定されず、１また３以上であってもよい。

（７）上記実施形態では、搬送装置３００からの信号によって麺製品Ｎが配置されていない計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７を検知しているが、例えば、ロボット１００のカメラによって、これを検知することもできる。

（８）上記実施形態では、ロボット１００から最も近い計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７から麺製品Ｎを配置するようにしているが、これに限定されない。すなわち、ロボット１００から最も近い計量コンベア以外に麺製品Ｎを配置するようにすることもできる。

（９）搬送装置３００の構成は特には限定されず、少なくとも麺製品が搬送されるように構成されていれば、その他の構成は必要に応じて適宜追加することができる。例えば、上記実施形態では、計量コンベアに麺製品Ｎを配置しているが、これに限定されない。例えば、麺製品Ｎの重量を計量できる計量ユニットであればよく、コンベアでなくてもよい。したがって、例えば、重量を測定可能なトレイや計量カップに麺製品Ｎを配置することもできる。また、計量後、トレイを傾斜させ、搬送コンベアに供給することもできる。また、搬送機能がない計量機能のみを備えた装置であってもよい。

（１０）上記実施形態では、ロボット１００，２００を搬送装置３００と組み合わせているが、ロボット１００，２００と組み合わせる機器は特には限定されず、ロボットを単独で使用することもできる。すなわち、ロボット１００が麺製品Ｎをピックアップし、トレイなど、所定の位置に配置するように構成することもできる。

（１１）上記実施形態では、麺製品Ｎのピックアップにロボットを適用しているが、これに限定されず、麺製品の他、もやし、かんぴょう等の食品、コードなどの電気部品、その他、糸や紐など、細長く柔軟性のある細長い部材全般に利用することができる。なお、細長い部材には、紐状部材、細片の部材、棒状の部材も含まれるが、少なくとも一部が硬くてもよい。

（１２）上記実施形態では、制御装置は、第１搬送コンベア３３から第２搬送コンベア３４へは、所定の時間おきに麺製品Ｎを供給するものとしたが、これに限定されず、計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７を任意のタイミングで駆動して対応する麺製品Ｎを第１搬送コンベア３３に搬送し、第１搬送コンベア３３から搬送した麺製品Ｎがトレイ３４１に入るように第２搬送コンベア３４を駆動しても良い。

（１３）上記実施形態(段落００２９)では、制御装置３６は、基準範囲の適量の麺製品Ｎが配置されている計量コンベア３１１～３１７，３２１～３２７を所定のタイミングで駆動し、第１搬送コンベア３３上に搬送するが、これに限定されず、各楫製品Ｎの計量値に基づいて組合せ演算を行い、所定の目標重量以上で且つ、当該目標重量に最も近い複数の計量コンベアの組合せを選択し、それらを所定のタイミングで駆動して、第１搬送コンベア３３上の同一の位置に載置されるように搬送してもよい。

１００ 第１ロボット
１０３ 第１アーム部材
１０４ 第２アーム部材
２００ 第２ロボット
３００ 搬送装置(計量装置)

Claims (3)

1. 細長い部材を把持するように構成されたロボットであって、
   ロボット本体と、
   前記ロボット本体に対して可動する少なくとも１つのアーム部材と、
   前記アーム部材の動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記アーム部材は、
   前記細長い部材を把持する把持部と、
   前記把持部を支持し、複数の関節を有するアーム本体と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記把持部材を、収容された前記細長い部材の積層物の中に差し込み、前記細長い部材を把持する把持ステップと、
   前記複数の関節のうち、少なくとも１つの前記関節を駆動し、前記細長い部材を把持した前記把持部を上方に旋回させる第１旋回ステップと、
   前記アーム本体により、前記把持部を所定の位置の上方まで移動させる移動ステップと、
   少なくとも１つの前記関節を駆動し、前記把持部を下方に旋回させつつ、前記把持部による前記細長い部材の把持を解除し、前記細長い部材を前記所定の位置に配置する第２旋回ステップと、
   を備えている、ロボット。
2. 前記第２旋回ステップにおいては、前記アーム本体を前記所定の位置から待避させながら、前記旋回を行う、請求項１に記載のロボット。
3. 請求項１または２に記載のロボットと、
   計量装置と、
   を備え、
   前記計量装置は、前記所定の位置を有する少なくとも１つの計量ユニットを備え、
   前記計量ユニットの前記所定の位置に配置された前記細長い部材が、所定範囲の重量であるとき、前記計量ユニットが駆動し、前記細長い部材が搬送されるように構成されている、細長い部材のピックアップシステム。