JP6429138B1

JP6429138B1 - 食品製造装置、食品製造システム及び制御プログラム

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Publication number: JP6429138B1
Application number: JP2018075212A
Authority: JP
Inventors: 哲也沢登
Original assignee: Connected Robotics Inc
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Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2018-11-28
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Abstract

【課題】穀物粉の生地を略球状に焼成する食品を高品質に自動製造することが可能な食品製造装置、食品製造システム及び制御プログラムを提供する。
【解決手段】ロボットアームを用いて自動で穀物粉の生地を略球状に焼成する食品製造システム１の食品製造装置１００は、加熱プレート１１０と、ロボットアーム１２０と、撮像部１３０と、内容物注入部１４０と、操作端末１５０と、制御部１６０とを備える。加熱プレート１１０は、穀物粉の生地を注入する凹部１１１を備える。ロボットアーム１２０は、加熱プレート１１０へ液状の生地を注入する注入サーバＳにより生地の注入を行い、ピックＰにより生地と加熱プレート１１０との接触面を移動させ、トングＴによりたこ焼きを取り出す。制御部１６０は、凹部１１１の位置を判定して加熱プレート１１０及びロボットアーム１２０を制御する。
【選択図】図２

Description

本開示は、例えばたこ焼きのような穀物粉の生地を略球状に焼成する食品製造装置、食品製造システム及び制御プログラムに関する。

従来、小麦粉のような穀物粉の生地を略球状に焼成する、たこ焼きのような食品を製造する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に開示されているたこ焼き等の製造装置は、ベルトコンベアを採用したたこ焼き製造ラインであり、生地を加熱する第１のラインと、油を引き、生地及びたこ等の具材を注入する第２のラインとが平行に設けられており、第２のラインから油、生地及び具材を自動注入する装置である。

また、このような製造装置によって製造されたたこ焼きの品質を向上させるために、最初に生地等が注入される凹部が設けられた第１の熱板と、第１の熱板で半焼成状態になったたこ焼きを上下で挟むように設けられた第２の熱板とを備えるたこ焼き製造装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。このたこ焼き製造装置では、まず、第１の熱板の凹部に生地が注入され、ある程度の固さになったところで、第２の熱板に移され、第２の熱板で上下に挟まれて成形される。これにより、たこ焼きの焼き加減や形の向上を図っている。

特開平７−２６４９６５号公報特許第４８１９９７８号公報

ところで、一般的なたこ焼き販売店では、鉄板に生地を注入し、具材を注入し、略球状に成形して焼き上げる、という一連の工程が人の手により行われている。特に、同じ鉄板の中でも温度が微妙に異なるため、通常、一度に複数個製造するたこ焼きの焼き加減は個々に異なり、たこ焼きの焼き具合を人の目により判断して調整する必要があり、職人のような技能によるところが大きい。このような人の手により製造されたたこ焼きは、上述のたこ焼き製造装置で製造されたたこ焼きと比較すると非常に高品質なものである。

しかしながら、このような技能はすぐに身につくものではないので、機械による自動製造が可能で、高品質なたこ焼きを製造可能な装置が望まれていた。

そこで、本開示では、たこ焼きのような穀物粉の生地を略球状に焼成する食品を高品質に自動製造することが可能な食品製造装置、食品製造システム及び制御プログラムについて説明する。

本開示の一態様における食品製造装置は、ロボットアームを用いて、穀物粉の生地を略球状に焼成する食品製造装置であって、生地が注入される凹部が設けられ、生地を加熱して略球状に焼成する加熱プレートと、加熱プレートの凹部に生地を注入し、凹部に注入された生地の加熱プレートとの接触面を移動させ、焼成した生地を取り出すロボットアームと、加熱プレートの上方に配置され、生地を撮影して画像データを生成する撮像部と、加熱プレートにおける凹部の位置を判定し、ロボットアーム及び加熱プレートの動作を制御する制御部と、を備え、加熱プレートには、複数の凹部が設けられ、ロボットアームは、生地を移動させるピックを持ち上げて凹部の上方に移動して生地の加熱プレートとの接触面を移動させ、生地を挟持するトングを持ち上げて凹部の上方に移動して焼成した生地を持ち上げて取り出し、制御部は、加熱プレートの凹部における生地の画像データを識別し、画像データを凹部ごとに複数の区画に分割し、区画ごとに生地の画像データから解析された生地の形状及び／又は色に基づいて生地の完成度を判定し、生地の完成度に基づき生地の接触面との移動及び生地の取り出しの優先順位を区画ごとに変更して、変更された優先順位に沿ってロボットアームを動作させて生地の接触面との移動及び生地の取り出しを行うことで複数の生地の焼成を行う。

本開示の一態様における食品製造システムは、生地が注入される凹部が設けられ、生地を加熱して略球状に焼成する加熱プレートと、加熱プレートの凹部に生地を注入し、凹部に注入された生地の加熱プレートとの接触面を移動させ、焼成した生地を取り出すロボットアームと、加熱プレートの上方に配置され、生地を撮影して画像データを生成する撮像部と、加熱プレートにおける凹部の位置を判定し、ロボットアーム及び加熱プレートの動作を制御する制御部と、を備える食品製造装置と、食品製造装置に接続され、食品製造装置から受信した画像データから生地の形状及び／又は色を解析する解析部を備えるサーバ装置と、を備え、加熱プレートには、複数の凹部が設けられ、ロボットアームは、生地を移動させるピックを持ち上げて凹部の上方に移動して生地の加熱プレートとの接触面を移動させ、生地を挟持するトングを持ち上げて凹部の上方に移動して焼成した生地を持ち上げて取り出し、制御部は、加熱プレートの凹部における生地の画像データを識別し、画像データを凹部ごとに複数の区画に分割し、区画ごとに生地の画像データから解析された生地の形状及び／又は色に基づいて生地の完成度を判定し、生地の完成度に基づき生地の接触面との移動及び生地の取り出しの優先順位を区画ごとに変更して、変更された優先順位に沿ってロボットアームを動作させて生地の接触面との移動及び生地の取り出しを行うことで複数の生地の焼成を行う食品製造システムである。

本開示の一態様における制御プログラムは、ロボットアームを用いて、穀物粉の生地を略球状に焼成する食品製造装置を制御する制御プログラムであって、ロボットアームに生地を注入するサーバを持ち上げさせて複数の凹部が設けられた加熱プレートの凹部の上方に移動させ、生地を凹部へ注入させる生地注入ステップと、加熱プレートの上方に配置された撮像部にて生地を撮影して画像データを生成する撮像ステップと、加熱プレートの凹部における生地の画像データを識別し、画像データを凹部ごとに複数の区画に分割し、区画ごとに生地の画像データから解析された生地の形状及び／又は色に基づいて生地の完成度を判定する解析ステップと、画像データの解析結果に基づき、ロボットアームにより生地を移動させるピックを持ち上げて凹部の上方に移動して凹部に注入された生地の加熱プレートとの接触面を移動させる生地移動ステップと、画像データの解析結果に基づき、ロボットアームにより生地を挟持するトングを持ち上げて凹部の上方に移動して焼成した生地を取り出す生地取出ステップと、を電子計算機に実行させ、生地移動ステップ及び生地取出ステップにおいて、生地の完成度に基づき生地の接触面との移動及び生地の取り出しの優先順位を区画ごとに変更し、変更された優先順位に沿ってロボットアームを動作させて生地の接触面との移動及び生地の取り出しを行うことで複数の生地の焼成を行う。

本開示によれば、ロボットアームにより加熱プレートの凹部に生地が注入され、生地の加熱プレートとの接触面が移動され、焼成した生地が取り出される。ロボットアームは、焼成した個別の生地の状態に応じて制御部により制御されるので、焼成物を高品質に自動製造することが可能になる。

本開示の一実施形態に係る食品製造システム１を示す機能ブロック構成図である。図１の食品製造装置１００を示す外観図である。図１の操作端末１５０に表示される操作画面Ｗ１の例を示す模式図である。図１の操作端末１５０に表示されるたこ焼き設定画面Ｗ２の例を示す模式図である。図１の撮像部１３０により生成されるたこ焼き画像Ｗ３の例を示す模式図である。図１の食品製造装置１００が行うたこ焼き製造処理を示すフローチャートである。本開示の一実施形態に係るコンピュータ３００の構成の例を示す機能ブロック構成図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本開示の内容を不当に限定するものではない。また、実施形態に示される構成要素のすべてが、本開示の必須の構成要素であるとは限らない。

（実施形態１）
＜構成＞
図１は、本開示の実施形態１に係る食品製造システム１を示す機能ブロック構成図である。この食品製造システム１は、例えば、たこ焼きのように、小麦粉等の穀物粉の生地を略球状に焼成するシステムであり、例としてたこ焼きを自動で製造するたこ焼き製造システムを示している。

食品製造システム１は、食品製造装置１００と、サーバ装置２００と、ネットワークＮＷと、を有している。食品製造装置１００と、サーバ装置２００とは、ネットワークＮＷを介して接続される。ネットワークＮＷは、インターネット、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）等により構成される。

図２は、図１の食品製造装置１００を示す外観図であり、食品製造装置１００を示す斜視図（ａ）、及び正面図（ｂ）である。食品製造装置１００は、ロボットアームを用いて自動で穀物粉の生地を略球状に焼成する装置であり、テーブルのような載置台ＴＡに載置されて稼働するように構成されている。食品製造装置１００は、図１に示すように、加熱プレート１１０と、ロボットアーム１２０と、撮像部１３０と、内容物注入部１４０と、操作端末１５０と、制御部１６０とを備え、例えば、ＵＳＢ（登録商標）やＬＡＮにより相互に通信可能に接続されている。

加熱プレート１１０は、穀物粉の液状の生地が注入され、下部に電熱又はガス燃焼による加熱装置が配設されて（図示は省略）生地を加熱することで固めて焼成する、例えば鉄板であり、図２（ａ）に示すように、例えばロボットアーム１２０を挟むように左右に２つ配置されている。この加熱プレート１１０には、注入された液状の生地を略球状に焼成するための凹部１１１が、１つの加熱プレート１１０に例えば３２個配置されている。

また、この加熱プレート１１０は、制御部１６０の制御により前後左右に振動するように構成されており、下部に加熱プレート１１０を振動させるために、振動モータ等の振動装置が配置されている（図示は省略）。このように、加熱プレート１１０を振動させる構成にしたのは、後述するように生地を均一に焼成するためには、生地と加熱プレート１１０との接触面を移動させて均一に熱を加える必要があり、加熱プレート１１０を微振動させることで生地が加熱プレート１１０から取れやすくするためである。

加熱プレート１１０のロボットアーム１２０側には、加熱プレート１１０の加熱をオン／オフするスイッチ機能を有する加熱ボタンや、加熱プレート１１０の加熱レベルを変更する温度変更ボタン、加熱プレート１１０の振動をオン／オフするスイッチ機能を有する加熱プレート振動ボタンが配置されたパネル１１２が設けられている。このボタンは、後述するように、ロボットアーム１２０の挟持部１２７により押下される。

ロボットアーム１２０は、人間の手のようにつかむ、離す、運ぶ等の動作を行う装置であり、穀物粉の生地を加熱プレート１１０へ注入して焼成するための一連の動作、例えば加熱プレート１１０に植物油等の油を引くためのはけ（図示は省略）を持ち上げて加熱プレート１１０への油引きを行ったり、加熱プレート１１０へ液状の生地を注入するための、図２（ａ）に示す注入サーバＳを持ち上げて加熱プレート１１０への生地の注入を行ったり、後述する内容物注入部１４０を移動させたり、生地の加熱プレート１１０との接触面を移動させるためのピックＰを持ち上げて加熱プレート１１０との接触面を移動させたり、焼成したたこ焼きを取り出すためのトングＴを持ち上げてたこ焼きを取り出したりするために設けられている。

ここで、注入サーバＳは、液状の生地を入れておく取っ手付きの容器であり、取っ手に生地を注入させるスイッチが設けられ、このスイッチを握ると容器の下方が開放されて液状の生地が下方に落ちるようになっている。ピックＰは、先端が針状に形成されてたこ焼き等を回転させるために用いられる調理器具である。トングＴは、食材をつかんで持ち上げるための鋏状の調理器具である。

ロボットアーム１２０は、図２（ｂ）に示すように、固定部１２１と、上腕部１２２と、継手部１２３と、前腕部１２４と、手首部１２５と、支持部１２６と、挟持部１２７から構成されている。

固定部１２１は、ロボットアーム１２０が載置台ＴＡに固定されている箇所であり、上腕部１２２の一端が接続され、載置台ＴＡの上面との角度が変更自在な可動箇所である。固定部１２１には、サーボモータが内蔵されており、制御部１６０の制御によりサーボモータが駆動して上腕部１２２を回動させるように構成されている。

継手部１２３は、上腕部１２２の他端と前腕部１２４の一端とを回動自在に接続する箇所である。継手部１２３には、サーボモータが内蔵されており、制御部１６０の制御によりサーボモータが駆動して前腕部１２４を回動させるように構成されている。

手首部１２５は、前腕部１２４の他端と支持部１２６の一端とを回動自在に接続する箇所である。手首部１２５には、サーボモータが内蔵されており、制御部１６０の制御によりサーボモータが駆動して支持部１２６を回動させるように構成されている。

挟持部１２７は、はけや注入サーバＳ、ピックＰ、トングＴを挟持する箇所である。挟持部１２７には、サーボモータが内蔵されており、制御部１６０の制御によりサーボモータが駆動して、はけや注入サーバＳ、ピックＰ、トングＴを適切な力加減で挟持し、注入サーバＳによる生地の注入やトングＴによるたこ焼きの取出しの際に、適切な力加減でそれぞれの動作を行えるように構成されている。また、挟持部１２７は、パネル１１２の加熱ボタン又は加熱プレート振動ボタンを押下し、内容物注入部１４０を移動させる。

撮像部１３０は、加熱プレート１１０及び注入された生地を撮影し、画像データを生成する装置であり、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮影装置と、撮影した画像を画像データに変換する変換装置とを備えるデジタルカメラ等により構成され、所定の時間間隔で画像の撮影及び画像データへの変換を行っている。

この撮像部１３０は、例えば、加熱プレート１１０の上方に複数配置されており、図２に示す手首部１２５の下部に１台配置され、さらに、加熱プレート１１０の上面全体を撮影可能な図示しない位置に２台、固定されて配置されている。このような配置にしているのは、手首部１２５の下部に配置された撮像部１３０で挟持部１２７の位置や目的とする物を把握し、他の２台で加熱プレート１１０上の生地の状態を把握するためである。

内容物注入部１４０は、加熱プレート１１０に穀物粉の生地の中に入れる内容物（例えば、たこやキャベツ等のたこ焼きの具材）を注入するための装置であり、１つの加熱プレート１１０に対して１つ、加熱プレート１１０に隣接して配置されている。この内容物注入部１４０は、ロボットアーム１２０の挟持部１２７により引っ張られるとスライドし、加熱プレート１１０の上方に移動するように構成されており、内容物載置部１４１と、スライド機構１４２と、下板１４３とを備えている。

内容物載置部１４１は、内容物を載置しておく板状の部材であり、加熱プレート１１０を覆うように略同一の大きさに形成され、凹部１１１に対応するように略同一の大きさの円形の孔部が３２個設けられている。

スライド機構１４２は、内容物載置部１４１及び下板１４３を加熱プレート１１０の上方にスライドさせる機構であり、内容物載置部１４１及び下板１４３をガイドするガイドレールが設けられた平板状の部材が載置台ＴＡに対して垂直に設けられている。

下板１４３は、内容物載置部１４１の孔部に内容物を留めておくためのストッパ部材である。この下板１４３は、内容物載置部１４１の孔部に内容物が載置された状態で内容物載置部１４１と同時に加熱プレート１１０の上方にスライドし、ロボットアーム１２０の挟持部１２７により引っ張られて下板１４３のみが逆方向にスライドすることにより、孔部の下方が開放し、内容物が加熱プレート１１０に落下して凹部１１１に注入されるように構成されている。

操作端末１５０は、食品製造装置１００を操作するための装置であり、例えば、タッチパネルが設けられたタブレット端末等により構成されている。食品製造装置１００は、たこ焼きを自動で製造する装置であるため、稼働中の操作は不要であるが、焼成物の製造を開始するためのボタン、非常時等の場合に一時停止するためのボタン、停止するためのボタンを表示したり、製造開始前に製造する個数を設定する画面を表示したりするために設けられている。

図３は、図１の操作端末１５０に表示される操作画面Ｗ１の例を示す模式図である。この操作画面Ｗ１は、例えば、食品製造装置１００の初期状態のときに操作端末１５０に表示される画面であり、図３に示すように、位置合わせモード選択ボタンＢ１、たこ焼きモード選択ボタンＢ２、スタートボタンＢ３、一時停止ボタンＢ４、停止ボタンＢ５が押下可能に表示されている。

位置合わせモード選択ボタンＢ１は、後述するたこ焼き設定画面Ｗ２に遷移するためのボタンである。たこ焼きモード選択ボタンＢ２は、この食品製造装置１００の操作を行うために選択されるボタンである。スタートボタンＢ３は、食品製造装置１００によるたこ焼きの製造を開始する際に押下されるボタンである。一時停止ボタンＢ４は、例えば内容物注入部１４０に内容物が載置されていなかった場合等、食品製造装置１００を一時的に停止する必要がある場合に押下されるボタンである。停止ボタンＢ５は、非常事態等、食品製造装置１００を停止する必要がある場合に押下されるボタンである。

図４は、図１の操作端末１５０に表示されるたこ焼き設定画面Ｗ２の例を示す模式図である。このたこ焼き設定画面Ｗ２は、食品製造装置１００で製造するたこ焼きの個数や調理時間を設定したい場合に、操作画面Ｗ１にて位置合わせモード選択ボタンＢ１が押下されることで遷移して表示される画面であり、調理時間設定欄Ｇ１、たこ焼き設定欄Ｇ２が表示されている。

調理時間設定欄Ｇ１は、たこ焼きを製造するための調理時間を設定するための欄であり、時間（分、秒）を入力することにより設定できるようになっている。この調理時間は、例えば、加熱プレート１１０を加熱する加熱装置の状態によりたこ焼きの完成度が異なり、加熱プレート１１０が所定の温度にまで上昇するための温度は周囲の温度等によっても異なるため、加熱プレート１１０の加熱時間及びたこ焼きの焼き時間を調整するために設けられている。

たこ焼き設定欄Ｇ２は、食品製造装置１００で一度に製造するたこ焼きの個数を設定するための欄であり、２つの加熱プレート１１０に合わせて加熱プレート１１０を模した画像が表示され、例えば、凹部１１１を模した丸の欄を操作端末１５０の画面上でタップすると、図４にハッチングで示すように彩色され、当該箇所でたこ焼きの製造が行われる、すなわち、注入サーバＳにより液状の生地が注入されることを示している。

制御部１６０は、加熱プレート１１０、ロボットアーム１２０、撮像部１３０、及び内容物注入部１４０の動作を制御する装置であり、ＰＣ（Personal Computer）等により構成されている。具体的には、加熱プレート１１０の加熱プレート振動ボタンが押下されたときに加熱プレート１１０の振動装置に振動させるように制御する。また、ロボットアーム１２０にはけや注入サーバＳ、ピックＰ、トングＴを挟持させて生地の注入やたこ焼きの取出しを行わせ、加熱ボタンや加熱プレート振動ボタンを押下させ、内容物注入部１４０を移動させるために、固定部１２１、継手部１２３、手首部１２５、及び挟持部１２７に内蔵されているサーボモータの動作を制御する。

また、制御部１６０は、撮像部１３０により生成された加熱プレート１１０上の画像データから生地の画像データを識別し、生地の形状や色から生地の完成度を判定し、必要に応じてロボットアーム１２０によりピックＰにてたこ焼きと加熱プレート１１０との接触面を移動させ、トングＴにてたこ焼きを取り出す。

図５は、図１の撮像部１３０により生成されるたこ焼き画像Ｗ３の例を示す模式図である。このたこ焼き画像Ｗ３は、加熱プレート１１０に液状の生地が注入された状態で撮像部１３０により撮影されて生成された画像データである。

まず、制御部１６０は、このたこ焼き画像Ｗ３の画像解析を行って個々のたこ焼きごとに識別し、それぞれ区画Ａ１ごとに区分けを行う。図５に示すように、たこ焼き画像Ｗ３が４行６列の２４個の区画Ａ１に区分けされ、区画Ａ１ごとにそれぞれ１個の個別画像Ｃ１が配置されている。

これらの個別画像Ｃ１ごとに、生地の形状や色から、後述するサーバ装置２００の記憶部２１０に記憶されている学習済みモデルに基づき、完成度が判定され、完成度の割合を示す数値（単位は％であり、０〜１００の数値）が返される。この値が所定の閾値以上の場合、良好な状態と判定される。図５に示すたこ焼き画像Ｗ３の場合、個別画像Ｃ１に重ねて完成度の割合を示す数値Ｒ１が表示されている。この数値Ｒ１が所定の閾値以上の場合、良好な状態と判定され、所定の閾値以下の場合、不良と判定され、ピックＰによりたこ焼きの移動が行われて形状や色が調整される。

また、制御部１６０は、このようなたこ焼き画像Ｗ３の画像解析を所定の時間間隔で行っている。そして、たこ焼きの完成度を示す数値Ｒ１の値に応じて、ピックＰによるたこ焼きの移動や、トングＴによるたこ焼きの取出しの順番を変更する。通常、加熱プレート１１０に生地を注入し、ピックＰによりたこ焼きと加熱プレート１１０との接触面を移動し、たこ焼きを取り出す順番は、所定の順番、例えば図５のたこ焼き画像Ｗ３の場合、左上の凹部１１１から右方向にずれるように１列目に対して行い、右上に達すると１列下にずれ、左方向にずれるように２列目に対して行い、これを繰り返して左下に達するまで行う、というような所定の順番で行う。しかし、数値Ｒ１の値、すなわちたこ焼きの完成度によっては、ピックＰによる移動が必要ない場合や、ピックＰによる移動を行ってたこ焼きを成型する必要がある。これは、加熱プレート１１０の中で温度に差が生じることがあるためである。そのため、数値Ｒ１の値に応じて、ピックＰによるたこ焼きの移動やトングＴによるたこ焼きの取出しの優先順位を変更している。

さらに、制御部１６０は、画像解析を所定の時間間隔で行い、数値Ｒ１の値に変化が見られない場合、加熱プレート１１０に加えられる加熱装置による熱が低いと判断し、ロボットアーム１２０の挟持部１２７に温度変更ボタンを押下させて加熱プレート１１０の温度を上昇させる。また、数値Ｒ１の値の変化によっては加熱プレート１１０に加えられる加熱装置による熱が高いと判断される場合は、温度変更ボタンにより加熱プレート１１０の温度を下降させる。この温度調整は、たこ焼き設定画面Ｗ２の調理時間により必要に応じて行われる。

図１に示すサーバ装置２００は、たこ焼き画像Ｗ３の解析を行うサーバ装置であり、記憶部２１０と、制御部２２０とを備えている。

記憶部２１０は、各種制御処理や制御部２２０内の機能を実行するためのプログラム、入力データ等を記憶するものであり、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成される。また、記憶部２１０は、後述する解析部２２１にて解析されてトレーニングされた、生地の形状や色の学習済みモデルを記憶している。

制御部２２０は、記憶部２１０に記憶されているプログラムを実行することにより、サーバ装置２００の全体の動作を制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成される。制御部２２０の機能として、解析部２２１を備えている。この解析部２２１は、記憶部２１０に記憶されているプログラムにより起動されて実行される。

解析部２２１は、たこ焼き画像Ｗ３のような画像データを大量に取得し、例えばディープラーニングによる学習が行われ、個別画像Ｃ１を判定するための学習済みモデルの構築が行われる。制御部１６０と同様に、たこ焼き画像Ｗ３の画像解析を行って区画Ａ１ごとに区分けを行い、個別画像Ｃ１ごとに生地の形状や色を識別する。そして、それぞれの個別画像Ｃ１のたこ焼きが良好であるか又は不良であるかトレーニングが行われ、それぞれの生地の形状や色について完成度の数値が算出され、良好であるか否かの閾値が設定されることで、良好なたこ焼きを判別できるようにしている。

＜処理の流れ＞
以下、図６を参照しながら、食品製造システム１が実行するたこ焼き製造処理の一例を説明する。図６は、図１の食品製造装置１００が行うたこ焼き製造処理を示すフローチャートである。

たこ焼き製造処理の前に、操作端末１５０のたこ焼き設定画面Ｗ２の調理時間設定欄Ｇ１にて調理時間を設定し、たこ焼き設定欄Ｇ２にて製造するたこ焼きの個数を設定し、操作画面Ｗ１にてスタートボタンＢ３が押下されると、たこ焼き製造処理が開始され、ステップＳ１０１へ進む。なお、食品製造装置１００に事前に設定されている調理時間及び製造するたこ焼きの個数を変更する必要がないときは、たこ焼き設定画面Ｗ２での設定は省略しても良い。

ステップＳ１０１の処理として、制御部１６０の制御によりロボットアーム１２０の固定部１２１、継手部１２３、手首部１２５、及び挟持部１２７のサーボモータが駆動し、挟持部１２７がパネル１１２に移動して加熱ボタンが押下される。これにより、加熱プレート１１０の加熱が開始される。

ステップＳ１０２の処理として、制御部１６０の制御によりロボットアーム１２０の固定部１２１、継手部１２３、手首部１２５、及び挟持部１２７のサーボモータが駆動し、挟持部１２７が油を引くためのはけを置いてある位置に移動し、はけを持ち上げて挟持する。

ステップＳ１０３の処理として、制御部１６０の制御によりロボットアーム１２０の固定部１２１、継手部１２３、手首部１２５、及び挟持部１２７のサーボモータが駆動し、はけを挟持している挟持部１２７がたこ焼きの製造を行う凹部１１１の上方へ移動し、挟持部１２７が下方へ移動して油引きが行われる。

ステップＳ１０４の処理として、制御部１６０の制御によりロボットアーム１２０の固定部１２１、継手部１２３、手首部１２５、及び挟持部１２７のサーボモータが駆動し、挟持部１２７が注入サーバＳを置いてある位置に移動し、注入サーバＳを持ち上げて挟持する。

ステップＳ１０５の処理として、制御部１６０の制御によりロボットアーム１２０の固定部１２１、継手部１２３、手首部１２５、及び挟持部１２７のサーボモータが駆動し、注入サーバＳを挟持している挟持部１２７がたこ焼きの製造を行う凹部１１１の上方へ移動し、挟持部１２７が下方へ移動し、注入サーバＳのスイッチが握られて液状の生地が下方に落ちて凹部１１１に生地が注入される。

ステップＳ１０６の処理として、制御部１６０の制御によりロボットアーム１２０の固定部１２１、継手部１２３、手首部１２５、及び挟持部１２７のサーボモータが駆動し、挟持部１２７が内容物注入部１４０の位置に移動し、挟持部１２７により内容物注入部１４０が加熱プレート１１０側に引っ張られて加熱プレート１１０の上方にスライドする。内容物注入部１４０の内容物載置部１４１には、たこやキャベツ等のたこ焼きの具材が載置されている。

ステップＳ１０７の処理として、制御部１６０の制御によりロボットアーム１２０の固定部１２１、継手部１２３、手首部１２５、及び挟持部１２７のサーボモータが駆動し、挟持部１２７が下板１４３の端部に移動し、下板１４３をスライドさせると、内容物載置部１４１に載置されているたこやキャベツ等のたこ焼きの具材が下方に落ちて凹部１１１の生地の中に注入される。

ステップＳ１０８の処理として、制御部１６０の制御によりロボットアーム１２０の固定部１２１、継手部１２３、手首部１２５、及び挟持部１２７のサーボモータが駆動し、挟持部１２７が注入サーバＳを置いてある位置に移動し、注入サーバＳを持ち上げて挟持する。

ステップＳ１０９の処理として、制御部１６０の制御によりロボットアーム１２０の固定部１２１、継手部１２３、手首部１２５、及び挟持部１２７のサーボモータが駆動し、注入サーバＳを挟持している挟持部１２７がたこ焼きの製造を行う凹部１１１の上方へ移動し、挟持部１２７が下方へ移動し、注入サーバＳのスイッチが握られて液状の生地が下方に落ちて凹部１１１に生地が再度注入される。

ステップＳ１１０の処理として、撮像部１３０により加熱プレート１１０上の生地が撮影されて画像データが生成され、制御部１６０によりたこ焼き画像Ｗ３の画像解析が行われ、たこ焼きの完成度が個々に判定される。半焼け状態になり、ピックＰにより加熱プレート１１０との接触面を移動させるべき状態であると判定された場合、ステップＳ１１１へ進む。

ステップＳ１１１の処理として、制御部１６０の制御によりロボットアーム１２０の固定部１２１、継手部１２３、手首部１２５、及び挟持部１２７のサーボモータが駆動し、挟持部１２７がパネル１１２に移動して加熱プレート振動ボタンが押下される。これにより、加熱プレート１１０の振動が開始される。

ステップＳ１１２の処理として、制御部１６０の制御によりロボットアーム１２０の固定部１２１、継手部１２３、手首部１２５、及び挟持部１２７のサーボモータが駆動し、挟持部１２７がピックＰを置いてある位置に移動し、ピックＰを持ち上げて挟持する。

ステップＳ１１３の処理として、制御部１６０の制御によりロボットアーム１２０の固定部１２１、継手部１２３、手首部１２５、及び挟持部１２７のサーボモータが駆動し、ピックＰを挟持している挟持部１２７がたこ焼きの製造を行う凹部１１１の上方へ移動し、挟持部１２７が下方へ移動し、ピックＰがたこ焼きの周囲を押し出して加熱プレート１１０との接触面が移動させられる。

ステップＳ１１４の処理として、撮像部１３０により加熱プレート１１０上の生地が撮影されて画像データが生成され、制御部１６０によりたこ焼き画像Ｗ３の画像解析が行われ、たこ焼きの完成度が個々に判定される。完成状態になったと判定された場合、ステップＳ１１５へ進む。

ステップＳ１１５の処理として、制御部１６０の制御によりロボットアーム１２０の固定部１２１、継手部１２３、手首部１２５、及び挟持部１２７のサーボモータが駆動し、挟持部１２７がトングＴを置いてある位置に移動し、トングＴを持ち上げて挟持する。

ステップＳ１１６の処理として、制御部１６０の制御によりロボットアーム１２０の固定部１２１、継手部１２３、手首部１２５、及び挟持部１２７のサーボモータが駆動し、トングＴを挟持している挟持部１２７がたこ焼きの製造を行う凹部１１１の上方へ移動し、挟持部１２７が下方へ移動し、トングＴによりたこ焼きを挟持して取り出す。このたこ焼きは、図２（ａ）に示す皿Ｄに載置される。

以上のように、本実施形態に係る食品製造装置は、制御部によりロボットアームが駆動し、注入サーバを挟持した状態で加熱プレート上に移動して凹部に液状の生地が注入され、内容物注入部により内容物の注入が行われ、焼きあがったたこ焼きがロボットアームが挟持するトングにより取り出される。これにより、たこ焼きを自動製造することが可能になる。

また、撮像部により加熱プレート上の生地の状態が撮影され、制御部により生地の画像データが識別され、生地の形状や色から生地の完成度が判定される。これにより、高品質なたこ焼きを自動製造することが可能である。

なお、本実施形態は、ロボットアームによりたこ焼きを自動製造する場合について説明したが、コミュニケーション機能を備えたロボットのアーム部によりたこ焼きを自動製造するような構成にしても良い。

（実施形態２（プログラム））
図７は、コンピュータ３００の構成の例を示す機能ブロック構成図である。コンピュータ３００は、ＣＰＵ３０１、主記憶装置３０２、補助記憶装置３０３、インタフェース３０４を備える。

ここで、実施形態に係る制御部１６０を構成する各機能を実現するための制御プログラムの詳細について説明する。制御部１６０は、コンピュータ３００に実装される。そして、制御部１６０の各構成要素の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置３０３に記憶されている。ＣＰＵ３０１は、プログラムを補助記憶装置３０３から読み出して主記憶装置３０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ３０１は、プログラムに従って、上述した記憶部に対応する記憶領域を主記憶装置３０２に確保する。

当該プログラムは、具体的には、コンピュータ３００において、ロボットアームに生地を注入するサーバを持ち上げさせて加熱プレートの凹部の上方に移動させ、生地を凹部へ注入させる生地注入ステップと、加熱プレートの上方に配置された撮像部にて生地を撮影して画像データを生成する撮像ステップと、画像データから生地の形状及び／又は色を解析する解析ステップと、画像データの解析結果に基づき、凹部に注入された生地の加熱プレートとの接触面を移動させる生地移動ステップと、画像データの解析結果に基づき、焼成した生地を取り出す生地取出ステップと、をコンピュータによって実現する制御プログラムである。

なお、補助記憶装置３０３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、インタフェース３０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムがネットワークを介してコンピュータ３００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ３００が当該プログラムを主記憶装置３０２に展開し、上記処理を実行してもよい。

また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置３０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）
であってもよい。

以上、開示に係る実施形態について説明したが、これらはその他の様々な形態で実施することが可能であり、種々の省略、置換および変更を行なって実施することができる。これらの実施形態および変形例ならびに省略、置換および変更を行なったものは、特許請求の範囲の技術的範囲とその均等の範囲に含まれる。

１食品製造システム、１００食品製造装置、１１０加熱プレート、１１１凹部、１１２パネル、１２０ロボットアーム、１２１固定部、１２２上腕部、１２３継手部、１２４前腕部、１２５手首部、１２６支持部、１２７挟持部、１３０撮像部、１４０内容物注入部、１４１内容物載置部、１４２スライド機構、１４３下板、１５０操作端末、１６０制御部、２００サーバ装置、２１０記憶部、２２０制御部、２２１解析部、３００コンピュータ、ＮＷネットワーク

Claims

ロボットアームを用いて、穀物粉の生地を略球状に焼成する食品製造装置であって、
前記生地が注入される凹部が設けられ、前記生地を加熱して略球状に焼成する加熱プレートと、
前記加熱プレートの前記凹部に前記生地を注入し、前記凹部に注入された前記生地の前記加熱プレートとの接触面を移動させ、焼成した前記生地を取り出すロボットアームと、
前記加熱プレートの上方に配置され、前記生地を撮影して画像データを生成する撮像部と、
前記加熱プレートにおける前記凹部の位置を判定し、前記ロボットアーム及び前記加熱プレートの動作を制御する制御部と、を備え、
前記加熱プレートには、複数の前記凹部が設けられ、
前記ロボットアームは、前記生地を移動させるピックを持ち上げて前記凹部の上方に移動して前記生地の前記加熱プレートとの接触面を移動させ、前記生地を挟持するトングを持ち上げて前記凹部の上方に移動して焼成した前記生地を持ち上げて取り出し、
前記制御部は、前記加熱プレートの前記凹部における前記生地の前記画像データを識別し、前記画像データを前記凹部ごとに複数の区画に分割し、前記区画ごとに前記生地の前記画像データから解析された前記生地の形状及び／又は色に基づいて前記生地の完成度を判定し、前記生地の完成度に基づき前記生地の接触面との移動及び前記生地の取り出しの優先順位を前記区画ごとに変更して、変更された優先順位に沿って前記ロボットアームを動作させて前記生地の接触面との移動及び前記生地の取り出しを行うことで複数の前記生地の焼成を行う、食品製造装置。
前記制御部は、過去の前記生地の前記画像データから機械学習により解析された前記生地の形状及び／又は色に基づき、前記生地の完成度を判定する、請求項１に記載の食品製造装置。
前記ロボットアームは、
前記加熱プレートの前記凹部に油を引くはけを持ち上げ、前記凹部の上方に移動して前記凹部への油引きを行い、
前記生地を注入するサーバを持ち上げ、前記凹部の上方に移動して前記生地を前記凹部へ注入する、請求項１または請求項２に記載の食品製造装置。
前記制御部は、前記加熱プレートが前記生地を加熱するときに前記加熱プレートを振動させる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の食品製造装置。
前記制御部は、前記ロボットアームに前記加熱プレートの振動のオンオフ制御を行うスイッチを押下することにより、前記加熱プレートを振動させる、請求項４に記載の食品製造装置。
前記生地の中に混入させる内容物を前記加熱プレートの前記凹部へ注入する内容物注入部を備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の食品製造装置。
前記内容物注入部は、前記加熱プレートの上方に前記加熱プレートと平行方向にスライドするように設けられ、前記加熱プレートの前記凹部に対応するように前記内容物を載置する孔部が設けられ、前記ロボットアームの操作により前記加熱プレートの上方で前記孔部の下方が開放して前記内容物が前記加熱プレートの前記凹部に注入される、請求項６に記載の食品製造装置。
穀物粉の生地が注入される凹部が設けられ、前記生地を加熱して略球状に焼成する加熱プレートと、
前記加熱プレートの前記凹部に前記生地を注入し、前記凹部に注入された前記生地の前記加熱プレートとの接触面を移動させ、焼成した前記生地を取り出すロボットアームと、
前記加熱プレートの上方に配置され、前記生地を撮影して画像データを生成する撮像部と、
前記加熱プレートにおける前記凹部の位置を判定し、前記ロボットアーム及び前記加熱プレートの動作を制御する制御部と、
を備える食品製造装置と、
前記食品製造装置に接続され、前記食品製造装置から受信した前記画像データから前記生地の形状及び／又は色を解析する解析部を備えるサーバ装置と、を備え、
前記加熱プレートには、複数の前記凹部が設けられ、
前記ロボットアームは、前記生地を移動させるピックを持ち上げて前記凹部の上方に移動して前記生地の前記加熱プレートとの接触面を移動させ、前記生地を挟持するトングを持ち上げて前記凹部の上方に移動して焼成した前記生地を持ち上げて取り出し、
前記制御部は、前記加熱プレートの前記凹部における前記生地の前記画像データを識別し、前記画像データを前記凹部ごとに複数の区画に分割し、前記区画ごとに前記生地の前記画像データから解析された前記生地の形状及び／又は色に基づいて前記生地の完成度を判定し、前記生地の完成度に基づき前記生地の接触面との移動及び前記生地の取り出しの優先順位を前記区画ごとに変更して、変更された優先順位に沿って前記ロボットアームを動作させて前記生地の接触面との移動及び前記生地の取り出しを行うことで複数の前記生地の焼成を行う、食品製造システム。
ロボットアームを用いて、穀物粉の生地を略球状に焼成する食品製造装置を制御する制御プログラムであって、
前記ロボットアームに前記生地を注入するサーバを持ち上げさせて複数の凹部が設けられた加熱プレートの前記凹部の上方に移動させ、前記生地を前記凹部へ注入させる生地注入ステップと、
前記加熱プレートの上方に配置された撮像部にて前記生地を撮影して画像データを生成する撮像ステップと、
前記加熱プレートの前記凹部における前記生地の前記画像データを識別し、前記画像データを前記凹部ごとに複数の区画に分割し、前記区画ごとに前記生地の前記画像データから解析された前記生地の形状及び／又は色に基づいて前記生地の完成度を判定する解析ステップと、
前記画像データの解析結果に基づき、前記ロボットアームにより前記生地を移動させるピックを持ち上げて前記凹部の上方に移動して前記凹部に注入された前記生地の前記加熱プレートとの接触面を移動させる生地移動ステップと、
前記画像データの解析結果に基づき、前記ロボットアームにより前記生地を挟持するトングを持ち上げて前記凹部の上方に移動して焼成した前記生地を取り出す生地取出ステップと、を電子計算機に実行させ、
前記生地移動ステップ及び前記生地取出ステップにおいて、前記生地の完成度に基づき前記生地の接触面との移動及び前記生地の取り出しの優先順位を前記区画ごとに変更し、変更された優先順位に沿って前記ロボットアームを動作させて前記生地の接触面との移動及び前記生地の取り出しを行うことで複数の前記生地の焼成を行う、制御プログラム。