JP7201313B2 - Food transfer system and food gripping device - Google Patents

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JP7201313B2 JP2017184104A JP2017184104A JP7201313B2 JP 7201313 B2 JP7201313 B2 JP 7201313B2 JP 2017184104 A JP2017184104 A JP 2017184104A JP 2017184104 A JP2017184104 A JP 2017184104A JP 7201313 B2 JP7201313 B2 JP 7201313B2
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Description

本発明は、果物や野菜等の個々に形状が不均一な農産物や、唐揚げや魚の切り身、惣菜等の個々に形状が不均一な食品を移載する食品移載システム及び食品把持装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a food transfer system and a food gripping device for transferring agricultural products with uneven shapes such as fruits and vegetables, and foods with uneven shapes such as fried chicken, fish fillets, and side dishes.

従来、果物や野菜等の果菜を自動的に移載する技術が知られている。
例えば、特許文献1には、青果物の大きさや硬さに合わせて青果物を吸着した時の吸引力を調節して、青果物を移送する吸着移送装置に関する技術が開示されている。
Conventionally, a technique for automatically transferring fruit vegetables such as fruits and vegetables is known.
For example, Patent Literature 1 discloses a technology related to an adsorption transfer device that adjusts the suction force when the fruits and vegetables are adsorbed according to the size and hardness of the fruits and vegetables and transfers the fruits and vegetables.

特開2017-024811公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-024811

しかしながら、特許文献1に記載された技術においては、青果物を吸着して保持することから、形状や大きさが不定形な果菜を確実に保持することが困難である。また、軟弱な果菜や腐敗部分を有する果菜を吸着した場合、吸引力によって果菜を傷付けたり、腐敗部分の切片によって吸引の詰まりを発生させたりする可能性がある。
また、果菜に限らず形状や大きさが不定形な総菜等の食品においても個々の形状が不均一であるため、その取り扱いが困難である。そのため、このような食品の取り扱いを自動化することは難しく、お弁当の詰め合わせ作業等は人手により行っているのが現状である。
このように、従来の技術においては、果菜や総菜等の形状や大きさが不定形の食品を適切に保持することが困難であった。
However, in the technique described in Patent Literature 1, since fruits and vegetables are held by adsorption, it is difficult to reliably hold fruit vegetables having irregular shapes and sizes. In addition, when soft fruit vegetables or fruit vegetables with rotten parts are sucked, the suction force may damage the fruit vegetables, or the pieces of the rotten parts may clog the suction.
In addition, it is difficult to handle not only fruit vegetables but also foods such as side dishes having irregular shapes and sizes because of their uneven shapes. Therefore, it is difficult to automate the handling of such foods, and at present, work such as assortment of lunch boxes is performed manually.
As described above, it has been difficult with the conventional technology to properly hold foods such as fruit vegetables and side dishes that are irregular in shape and size.

本発明の課題は、形状や大きさが不定形の食品をより適切に保持する技術を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique for more appropriately holding foods having irregular shapes and sizes.

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る食品移載システムは、
食品を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段によって搬送される前記食品に関するデータを取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段の取得結果に基づいて、前記食品の位置または品質の少なくともいずれかを含む個体情報を取得する個体情報取得手段と、
前記個体情報に基づいて、把持対象の前記食品を把持する把持手段と、
前記把持手段における食品を把持する可動部材が開閉する範囲のいずれかの位置である、前記可動部材の開閉位置を検出する位置検出手段と、
前記把持手段を所定位置に移動させる移動機構と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記把持手段における前記可動部材が開閉する範囲のいずれかの位置である前記可動部材の開閉位置と、当該開閉位置における前記食品に対する接触力とを対応付けて制御する制御手段と、
を備え
前記制御手段は、前記食品の把持動作に対応して設定された、制御エネルギーを速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとに割り当てる変換を行うことにより、前記把持手段における動作を制御する
また、第2の発明は、前記請求項1に記載した発明において、前記食品の品質について、複数段階の設定値を記憶する記憶手段を備え、前記制御手段は、前記個体情報取得手段の取得結果に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記設定値の中から、把持対象の前記食品の品質に対応する前記設定値を読み出し、当該設定値に基づいて、前記把持手段における動作を制御することを特徴とするものである。
さらに、第3の発明は、前記請求項1または請求項2に記載した発明において、前記把持手段は、把持している前記食品の重量を計測する重量計測部をさらに備え、前記重量計測部は、前記把持手段が前記食品を把持して持ち上げる動作を行うための制御におけるパラメータに基づいて、前記食品の重量を算出し、前記制御手段は、前記重量計測部が算出した前記食品の重量に基づいて、前記食品の重量を判定することを特徴とするものである。
さらに、第4の発明は、前記請求項1ないし請求項3に記載した発明において、前記制御手段は、前記個体情報取得手段の取得結果に基づいて、前記把持手段が前記食品を把持する際の接触位置を制御することを特徴とするものである。
さらに、第5の発明は、食品把持装置であって、把持対象の食品に関して当該食品の品質を含む個体情報を取得する個体情報取得手段と、
前記個体情報に基づいて、把持対象の前記食品を把持する把持手段と、
前記把持手段における食品を把持する可動部材が開閉する範囲のいずれかの位置である、前記可動部材の開閉位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記把持手段における前記可動部材が開閉する範囲のいずれかの位置である前記可動部材の開閉位置と、当該開閉位置における前記食品に対する接触力とを対応付けて制御する制御手段と、
を備え
前記制御手段は、前記食品の把持動作に対応して設定された、制御エネルギーを速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとに割り当てる変換を行うことにより、前記把持手段における動作を制御することを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, a food transfer system according to one aspect of the present invention includes:
a conveying means for conveying food;
Data acquisition means for acquiring data on the food transported by the transport means;
individual information acquisition means for acquiring individual information including at least one of the position and quality of the food based on the acquisition result of the data acquisition means;
grasping means for grasping the food to be grasped based on the individual information;
Position detection means for detecting an open/closed position of the movable member, which is one of the positions in the range of opening and closing of the movable member for gripping the food in the gripping means;
a moving mechanism for moving the gripping means to a predetermined position;
Based on the detection result of the position detection means, the open/close position of the movable member, which is one of the positions in the range in which the movable member opens and closes in the gripping means, is associated with the contact force with respect to the food at the open/close position. a control means for controlling the
with
The control means controls the movement in the gripping means by performing a transformation that assigns control energy to velocity or position energy and force energy set corresponding to the gripping movement of the food product .
In a second aspect of the invention, in the invention described in claim 1, storage means for storing a set value of a plurality of levels for the quality of the food is provided, and the control means controls the result obtained by the individual information obtaining means. reading out the set value corresponding to the quality of the food to be gripped from among the set values stored in the storage means, and controlling the operation of the gripping means based on the set value It is characterized by
Furthermore, in a third invention, in the invention described in claim 1 or claim 2 , the gripping means further comprises a weight measuring section for measuring the weight of the gripped food, and the weight measuring section , the gripping means calculates the weight of the food based on parameters in the control for performing the operation of gripping and lifting the food, and the control means calculates the weight of the food based on the weight of the food calculated by the weight measuring unit and determining the weight of the food.
Further, according to a fourth aspect of the invention, in the invention described in any one of claims 1 to 3 , the control means controls, based on the acquisition result of the individual information acquisition means, when the gripping means grips the food. It is characterized by controlling the contact position.
Furthermore, a fifth aspect of the invention is a food gripping device, comprising individual information acquisition means for acquiring individual information about a food to be gripped, including the quality of the food;
grasping means for grasping the food to be grasped based on the individual information;
Position detection means for detecting an open/closed position of the movable member, which is one of the positions in the range of opening and closing of the movable member for gripping the food in the gripping means;
Based on the detection result of the position detection means, the open/close position of the movable member, which is one of the positions in the range in which the movable member opens and closes in the gripping means, is associated with the contact force with respect to the food at the open/close position. a control means for controlling the
with
The control means controls the operation of the gripping means by performing a conversion that assigns control energy to velocity or position energy and force energy set corresponding to the gripping operation of the food. and

本発明によれば、形状や大きさが不定形の食品をより適切に保持する技術を提供することができる。
また、把持動作に対応して設定された効率のよい把持動作が可能となる。
さらに、請求項の発明では、予め設定されている基準値のデータに基づきハンドの動作を制御することで、把持対象の食品個別の条件に適合した把持動作を行うことが可能となる。
さらに、請求項の発明では、ハンドの把持動作により食品の重量を判定し、判定した食品の選別先に食品を移送することができる。
さらに、請求項の発明では、食品の品質に応じて把持する箇所を変更することができ、食品をより適切に保持することができる。
さらに、請求項の発明では、食品をより適切に保持する技術を提供することができる。
また、把持動作に対応して設定された効率のよい把持動作が可能となる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique of holding|maintaining the food of irregular shape and size more appropriately can be provided.
In addition , it is possible to perform an efficient gripping motion that is set in correspondence with the gripping motion.
Furthermore, according to the second aspect of the present invention, by controlling the operation of the hand based on preset reference value data, it is possible to perform a gripping operation suitable for individual conditions of the food to be gripped.
Furthermore, in the third aspect of the present invention, the weight of the food can be determined by the gripping operation of the hand, and the food can be transported to the determined food sorting destination.
Furthermore, according to the invention of claim 4 , it is possible to change the position to be gripped according to the quality of the food, so that the food can be held more appropriately.
Furthermore, according to the invention of claim 5 , it is possible to provide a technique for holding foodstuffs more appropriately.
In addition, it is possible to perform an efficient gripping motion that is set in correspondence with the gripping motion.

本発明の一実施形態に係る果菜移載システム1の構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the configuration of a fruit and vegetable transfer system 1 according to an embodiment of the present invention; FIG. ハンドユニット53の構成を示す模式図である。5 is a schematic diagram showing a configuration of a hand unit 53; FIG. 図2Aの状態からハンドユニット53が回転した状態を示す模式図である。2B is a schematic diagram showing a state in which the hand unit 53 is rotated from the state shown in FIG. 2A; FIG. 制御装置10の機能的構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing the functional configuration of the control device 10; FIG. 把持パラメータ決定部16bにおける制御則の概念を示す模式図である。4 is a schematic diagram showing the concept of a control rule in a gripping parameter determination unit 16b; FIG. 果菜移載システム1において実行される果菜選別処理の流れを説明するフローチャートである。4 is a flowchart for explaining the flow of a fruit and vegetable sorting process executed in the fruit and vegetable transfer system 1. FIG.

以下、本発明を果菜移載システムに応用した実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明に係る果菜移載システム及び果菜把持装置は、選別される果菜を撮影装置によって撮影し、撮影された画像から、個別の果菜の大きさ、形状、特性(色や傷害の程度、腐敗部分及び生傷の有無等)、重量といった品質情報を取得する。そして、把持ロボットにより果菜を把持する際に、取得された果菜の品質情報に基づいて、予め設定されている把持動作の基準値を初期値として果菜把持装置の把持動作を開始し、果菜把持装置が果菜を把持する際は、果菜把持装置における所定の位置の情報(例えば、アクチュエータの移動子の位置情報等)または果菜把持装置が果菜から受ける力の情報に基づいて、リアルハプティクスを応用した位置(または速度)及び力の制御を行う。
これにより、把持対象の果菜の大きさ、形状あるいは表面状態等の個別の条件に適合した把持動作を行うことができ、果菜を適切に保持することが可能となる。
なお、本実施形態においては、把持ロボットによって、コンベアで搬送される果菜の中から、格外の個体は加工食品用として、及び腐敗を有する個体は廃棄用としてピックアップして除外すると共に、把持した際に重量を判定し、格外の個体であっても重量不足で加工食品用として使用できないものを廃棄用として除外する場合を例に挙げて説明する。
An embodiment in which the present invention is applied to a fruit and vegetable transfer system will be described below with reference to the drawings.
The fruit vegetable transfer system and the fruit vegetable gripping device according to the present invention photograph the fruit vegetables to be sorted with a photographing device, and from the photographed image, the size, shape, characteristics (color, degree of injury, rotten part, etc.) of individual fruit vegetables and presence or absence of raw wounds) and quality information such as weight. Then, when the fruit vegetable is gripped by the gripping robot, based on the acquired quality information of the fruit vegetable, the gripping operation of the fruit vegetable gripping device is started with a preset reference value for the gripping motion as an initial value, and the fruit vegetable gripping device starts the gripping motion. When grasping a fruit vegetable, real haptics are applied based on information on a predetermined position in the vegetable grasping device (for example, information on the position of the slider of the actuator, etc.) or information on the force the vegetable grasping device receives from the vegetable. Provides position (or velocity) and force control.
As a result, it is possible to perform a gripping operation suitable for individual conditions such as the size, shape, surface condition, etc. of the fruit vegetable to be gripped, and to appropriately hold the fruit vegetable.
In this embodiment, the grasping robot picks up and excludes unqualified individuals for processed food and spoiled individuals for disposal from among the fruits and vegetables conveyed by the conveyor. An example will be described in which the weight is determined first, and even if it is an unqualified individual, the one that cannot be used for processed food due to insufficient weight is excluded from being discarded.

図1は、本発明の一実施形態に係る果菜移載システム1の構成を示す模式図である。
図1に示すように、果菜移載システム1は、制御装置10と、搬送装置20と、照明装置30と、撮影装置40と、把持ロボット(果菜把持装置)50と、を備えている。
制御装置10は、果菜移載システム1全体を制御する。例えば、制御装置10は、演算処理装置、メモリ、ストレージデバイス及び通信インターフェース等を備える情報処理装置によって構成され、演算処理装置によってプログラムを実行することにより、果菜移載システム1における各種機能を実現する。一例として、制御装置10は、PLC(Programmable Logic Controller)あるいはPC(Personal Computer)等の情報処理装置によって構成することができる。
具体的には、制御装置10は、搬送装置20の動作(駆動、停止、搬送速度等)、照明装置30のオン/オフ及び撮影装置40の撮影動作を制御する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a fruit and vegetable transfer system 1 according to one embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1 , the fruit and vegetable transfer system 1 includes a control device 10 , a conveying device 20 , a lighting device 30 , an imaging device 40 , and a gripping robot (fruit and vegetable gripping device) 50 .
The control device 10 controls the entire fruit and vegetable transfer system 1 . For example, the control device 10 is configured by an information processing device including an arithmetic processing unit, a memory, a storage device, a communication interface, etc., and implements various functions in the fruit and vegetable transfer system 1 by executing a program by the arithmetic processing unit. . As an example, the control device 10 can be configured by an information processing device such as a PLC (Programmable Logic Controller) or a PC (Personal Computer).
Specifically, the control device 10 controls the operation of the transport device 20 (driving, stopping, transport speed, etc.), the ON/OFF of the illumination device 30 and the photographing operation of the photographing device 40 .

また、制御装置10は、後述する果菜選別処理を実行することにより、把持ロボット50の把持動作を含む果菜の選別動作(移送)を制御する。このとき、制御装置10は、把持ロボット50における所定の位置(または速度)の情報に基づいて、リアルハプティクスを応用した位置(または速度)及び力の制御を行うことにより、果菜の把持動作を制御する。なお、果菜選別処理を実行することにより、制御装置10において実現される機能的な構成については後述する。 In addition, the control device 10 controls the sorting operation (transfer) of fruit vegetables including the gripping operation of the gripping robot 50 by executing the fruit and vegetable sorting process, which will be described later. At this time, the control device 10 controls the position (or speed) and force by applying real haptics based on the information of the predetermined position (or speed) in the grasping robot 50, thereby performing the grasping motion of the fruit vegetable. Control. A functional configuration realized in the control device 10 by executing the fruit and vegetable sorting process will be described later.

搬送装置20は、果菜を多列で搬送するコンベアを構成し、搬送体21と、受動プーリー22と、駆動プーリー23と、搬送用モータ24と、ブレーキ板25とを備えている。
搬送体21は、選別される果菜の供給を受け、撮影装置40による撮影領域を経た後、把持ロボット50によるピックアップ領域に果菜を搬送する。
The conveying device 20 constitutes a conveyor that conveys fruits and vegetables in multiple rows, and includes a conveying body 21 , a passive pulley 22 , a driving pulley 23 , a conveying motor 24 and a brake plate 25 .
The conveying body 21 receives the supply of fruits and vegetables to be sorted, passes through the photographing area of the photographing device 40 , and then conveys the fruits and vegetables to the pickup area of the grasping robot 50 .

本実施形態における搬送体21は、回転軸が平行となるように配列された複数の回転ローラ21aを備えており、これら複数の回転ローラ21aが全周にわたって設置された環状の構造を有している。搬送体21において、複数の回転ローラ21aは、両端を環状のチェーンあるいはベルトによってそれぞれ回転可能に保持されている。これら複数の回転ローラ21aは、選別される果菜が隙間から落下しない配列間隔で設置されており、本実施形態においては、複数の回転ローラ21aの間隔を数センチメートル程度としている。 The conveying body 21 in this embodiment includes a plurality of rotating rollers 21a arranged so that their rotation axes are parallel, and has an annular structure in which the plurality of rotating rollers 21a are installed over the entire circumference. there is In the carrier 21, a plurality of rotating rollers 21a are rotatably held at both ends by annular chains or belts. The plurality of rotating rollers 21a are arranged at an array interval such that the fruits and vegetables to be sorted do not fall through the gaps.

また、搬送体21は、受動プーリー22と駆動プーリー23とに巻き掛けられており、駆動プーリー23の回転軸は、ベルト部材によって搬送用モータ24の回転軸と連結されている。
したがって、搬送用モータ24が回転すると、その回転が駆動プーリー23に伝達され、駆動プーリー23に巻き掛けられている搬送体21は、受動プーリー22との間で周回することにより、連続的な搬送動作を行う。
The transport body 21 is wound around a passive pulley 22 and a drive pulley 23, and the rotation shaft of the drive pulley 23 is connected to the rotation shaft of a transport motor 24 by a belt member.
Therefore, when the conveying motor 24 rotates, the rotation is transmitted to the driving pulley 23, and the conveying body 21 wound around the driving pulley 23 rotates with the driven pulley 22, thereby continuously conveying. take action.

ブレーキ板25は、搬送体21の通過領域における特定の位置(搬送される果菜を回転させる位置)であって、複数の回転ローラ21aの下面側(果菜の載置面に対する裏面側)に設置され、各回転ローラ21aの表面(円筒面)との間に摩擦を生じさせる。即ち、搬送体21が搬送動作を行うと、ブレーキ板25に接触した回転ローラ21aは、ブレーキ板25との摩擦により従動して回転することとなり、この回転により、ブレーキ板25が設置された領域を通過する果菜を回転させる作用が発生する。以下、ブレーキ板25が設置された領域を適宜「回転領域」と称する。なお、ブレーキ板25が設置された領域以外において、回転ローラ21aは、ほぼ回転することなく果菜を載置した状態で移動する。以下、ブレーキ板25が設置された領域以外を適宜「非回転領域」と称する。 The brake plate 25 is installed at a specific position (the position where the conveyed fruits and vegetables are rotated) in the passage area of the conveying body 21 and on the lower surface side of the plurality of rotating rollers 21a (the rear surface side with respect to the surface on which the fruits and vegetables are placed). , friction with the surface (cylindrical surface) of each rotating roller 21a. That is, when the conveying body 21 performs the conveying operation, the rotating roller 21a in contact with the brake plate 25 is driven by the friction with the brake plate 25 and rotates. There is an action to rotate the fruit vegetables passing through. Hereinafter, the area where the brake plate 25 is installed will be referred to as a "rotating area" as appropriate. It should be noted that the rotating roller 21a moves in a state where the fruits and vegetables are placed thereon, without substantially rotating, in areas other than the area where the brake plate 25 is installed. Hereinafter, the area other than the area where the brake plate 25 is installed will be referred to as a "non-rotating area" as appropriate.

照明装置30は、可視光を発する可視光ランプと、紫外光を発する紫外光ランプとを備え、制御装置10の制御に従って、搬送される果菜に可視光及び紫外光を照射する。本実施形態において、照明装置30は、果菜の搬送方向において、撮影装置40の上流及び下流にそれぞれ備えられている。 The illumination device 30 includes a visible light lamp that emits visible light and an ultraviolet light lamp that emits ultraviolet light. In this embodiment, the illumination device 30 is provided upstream and downstream of the photographing device 40 in the conveying direction of fruits and vegetables.

撮影装置40は、可視光画像及び紫外光画像を撮影可能なデジタルカメラによって構成され、制御装置10の制御に従って、可視光画像及び紫外光画像をそれぞれ撮影する。可視光画像は、主に果菜の位置、大きさ及び形状を認識するために用いられ、紫外光画像は、主に果菜の特性を検出(表面または内部の腐敗部分や生傷の検出等)するために用いられる。
なお、搬送される果菜の形状、大きさ及び表面/内部の状態は、撮影装置40によって撮影した画像に基づいて認識されることから、制御装置10は、搬送される果菜を追跡可能な時間間隔で撮影するよう撮影装置40を制御する。一例として、撮影装置40によって、1/30秒間隔で、可視光画像と紫外光画像とを交互に撮影すること等が可能である。
The photographing device 40 is composed of a digital camera capable of photographing a visible light image and an ultraviolet light image, and photographs the visible light image and the ultraviolet light image under the control of the control device 10 . Visible light images are mainly used to recognize the position, size and shape of fruits and vegetables, and ultraviolet light images are mainly used to detect the characteristics of fruits and vegetables (detection of surface or internal rotten parts, raw wounds, etc.). used for
Since the shape, size, and surface/internal state of the conveyed fruits and vegetables are recognized based on the images captured by the imaging device 40, the control device 10 can track the conveyed fruits and vegetables at time intervals The photographing device 40 is controlled so as to photograph with . As an example, the imaging device 40 can alternately capture a visible light image and an ultraviolet light image at intervals of 1/30 second.

把持ロボット50は、3軸のパラレルリンクロボット(デルタ型の多関節ロボット)を備えている。本実施形態においては、2台の把持ロボット50が設置されており、これら2台の把持ロボット50が分担して果菜の選別作業を行う。なお、把持ロボット50は、果菜をピックアップ可能な形態であれば、6軸のパラレルリンクロボットや垂直多関節ロボット等、他の方式のロボットを採用することも可能である。 The grasping robot 50 is provided with a three-axis parallel link robot (delta-type articulated robot). In this embodiment, two gripping robots 50 are installed, and these two gripping robots 50 share the task of sorting fruit vegetables. Note that the grasping robot 50 may employ other types of robots, such as a 6-axis parallel link robot or a vertically articulated robot, as long as it is capable of picking up fruits and vegetables.

具体的には、把持ロボット50は、筐体50aから延びる3つのアーム51a~51cと、各アーム51a~51cの伸縮を制御する伸縮用モータ52a~52cと、アーム51a~51cの先端に設置されたハンドユニット53と、ハンドユニット53を水平方向に回転させる回転用モータ54と、を備えている。
図2Aは、ハンドユニット53の構成を示す模式図である。
図2Aに示すように、ハンドユニット53は、果菜把持用のツールとして構成され、果菜に接触して保持作用を生じさせる可動部材53a~53cと、可動部材53a~53cの開閉を制御する開閉用モータ53dと、ハンドユニット53を垂直方向に移動させる垂直モータ53eと、を備えている。
Specifically, the gripping robot 50 has three arms 51a to 51c extending from a housing 50a, extension and retraction motors 52a to 52c for controlling extension and retraction of the respective arms 51a to 51c, and arms 51a to 51c. and a rotating motor 54 for horizontally rotating the hand unit 53 .
FIG. 2A is a schematic diagram showing the configuration of the hand unit 53. As shown in FIG.
As shown in FIG. 2A, the hand unit 53 is configured as a tool for grasping fruits and vegetables, and includes movable members 53a to 53c that come into contact with the fruits and produce a holding action, and opening and closing tools that control the opening and closing of the movable members 53a to 53c. A motor 53d and a vertical motor 53e for moving the hand unit 53 in the vertical direction are provided.

本実施形態において、把持ロボット50の伸縮用モータ52a~52c、ハンドユニット53の開閉用モータ53d、垂直モータ53e及び回転用モータ54は、制御装置10の制御に従って動作する。
例えば、伸縮用モータ52a~52cは、制御装置10の制御に従って、ハンドユニット53が把持対象の果菜の位置に移動するように、各アーム51a~51cの伸縮を制御する。
In the present embodiment, the expansion/contraction motors 52a to 52c of the gripping robot 50, the opening/closing motor 53d of the hand unit 53, the vertical motor 53e, and the rotation motor 54 operate under the control of the control device 10. FIG.
For example, the expansion/contraction motors 52a-52c control the expansion/contraction of the arms 51a-51c so that the hand unit 53 moves to the position of the fruit vegetable to be gripped under the control of the control device 10. FIG.

また、開閉用モータ53dは、制御装置10の制御に従って、可動部材53a~53cが把持対象の果菜に応じてリアルハプティクスに基づく開閉位置及び接触力となるように、可動部材53a~53cの開閉動作を制御する。本実施形態において、開閉用モータ53dは、モータ回転軸の回転位置を検出する位置検出センサ53d-1を備えている。位置検出センサ53d-1の検出結果は、可動部材53a~53dの開閉位置を示す情報であり、後述する果菜選別処理における入力(後述する把持パラメータ決定部16bの入力)として用いられる。また、可動部材53a~53cの把持動作の初期値(位置及び力)は、可視光画像及び紫外光画像の解析結果に応じて、果菜の大きさ及び特性等の品質に応じた値(予め設定されている基準値のデータ)に設定される。そして、ハンドユニット53が把持対象の果菜を把持した後(把持動作の開始後)は、制御装置10が開閉用モータ53dにおけるモータ回転軸の回転位置及び回転トルクを逐次演算することにより、可動部材53a~53cの開閉位置及び接触力が制御される。
この結果、本実施形態におけるハンドユニット53は、把持対象の果菜の大きさ、形状あるいは柔らかさ等の個別の条件に適合した把持動作を行うことが可能となる。
Further, the opening/closing motor 53d opens and closes the movable members 53a to 53c according to the control of the control device 10 so that the movable members 53a to 53c are in the opening/closing position and the contact force based on the real haptics according to the fruit vegetable to be gripped. control behavior. In this embodiment, the opening/closing motor 53d includes a position detection sensor 53d-1 that detects the rotational position of the motor rotation shaft. The detection result of the position detection sensor 53d-1 is information indicating the open/closed positions of the movable members 53a to 53d, and is used as input (input of the gripping parameter determination unit 16b, which will be described later) in fruit and vegetable sorting processing, which will be described later. In addition, the initial values (position and force) of the gripping operation of the movable members 53a to 53c are values (preset standard value data). After the hand unit 53 has gripped the fruit vegetable to be gripped (after the gripping operation has started), the control device 10 sequentially calculates the rotational position and rotational torque of the motor rotation shaft of the opening/closing motor 53d, so that the movable member The open/closed positions and contact forces of 53a-53c are controlled.
As a result, the hand unit 53 according to the present embodiment can perform a gripping operation suitable for individual conditions such as the size, shape or softness of the fruit vegetable to be gripped.

また、垂直モータ53eは、位置検出センサ53e-1を備えており、制御装置10の制御に従って、回転用モータ54と可動部材53a~53cの距離を一定に保つように制御される。さらに、垂直モータ53eは、把持対象の果菜の重量に応じてリアルハプティクスに基づく制御(ハンドユニット53を持ち上げる動作における位置(または速度)あるいは力の少なくともいずれかの制御)を行うことにより、重量を計測することができるようになっている。即ち、垂直モータ53eが果菜を把持した際に流れる駆動電流等に基づいて、把持している果菜の重さを検出することができる。また、垂直モータ53eの負荷または位置検出センサ53e-1の検出結果等から、ハンドユニット53が垂直方向において物体(果菜等)に接触したことを判定することができる。 Further, the vertical motor 53e has a position detection sensor 53e-1, and is controlled according to the control of the control device 10 so that the distance between the rotating motor 54 and the movable members 53a to 53c is kept constant. Furthermore, the vertical motor 53e performs control based on real haptics (control of at least one of the position (or speed) and force in the operation of lifting the hand unit 53) according to the weight of the fruit vegetable to be gripped. can be measured. That is, the weight of the grasped fruit vegetable can be detected based on the drive current or the like that flows when the vertical motor 53e grasps the fruit vegetable. Further, it can be determined from the load of the vertical motor 53e or the detection result of the position detection sensor 53e-1 that the hand unit 53 has come into contact with an object (such as fruit vegetables) in the vertical direction.

回転用モータ54は、ハンドユニット53を水平方向に回転させることにより、把持対象の果菜に対する可動部材53a~53cの位置を変化させる。
図2Bは、図2Aの状態からハンドユニット53が回転した状態を示す模式図である。
図2Bに示すように、図2Aの状態から、ハンドユニット53が果菜に対して回転することにより、果菜の腐敗部分に可動部材53a~53cが接触する可能性を低減でき、可動部材53a~53cに腐敗部分の断片が付着することを抑制できる。
また、密集して流れてくる果菜から把持対象の果菜を把持する際、可動部材53a~53cを果菜の隙間に位置させることで、周りの果実に可動部材53a~53cが接触することを防止することができる。
The rotation motor 54 rotates the hand unit 53 in the horizontal direction to change the positions of the movable members 53a to 53c with respect to the fruit vegetable to be gripped.
FIG. 2B is a schematic diagram showing a state in which the hand unit 53 has rotated from the state shown in FIG. 2A.
As shown in FIG. 2B, by rotating the hand unit 53 with respect to the fruit vegetables from the state of FIG. It is possible to suppress the adhesion of fragments of decayed parts to the
In addition, when gripping the fruit vegetables to be gripped from the densely flowing fruits and vegetables, the movable members 53a to 53c are positioned in the gaps between the fruits and vegetables to prevent the movable members 53a to 53c from coming into contact with surrounding fruits. be able to.

[機能的構成]
次に、果菜移載システム1における制御装置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、制御装置10が果菜選別処理を実行することにより、機能的構成として、画像取得部11と、画像解析部12と、項目判定部13と、果菜特定部14と、ロボット制御部15と、ハンドユニット制御部16と、重量判定部17と、搬送制御部18と、制御データ記憶部19と、が形成される。
[Functional configuration]
Next, a functional configuration of the control device 10 in the fruit/vegetable transfer system 1 will be described.
FIG. 3 is a block diagram showing the functional configuration of the control device 10. As shown in FIG.
As shown in FIG. 3, when the control device 10 executes the fruit and vegetable sorting process, the functional configuration includes an image acquisition unit 11, an image analysis unit 12, an item determination unit 13, a fruit and vegetable identification unit 14, and a robot. A control section 15, a hand unit control section 16, a weight determination section 17, a transport control section 18, and a control data storage section 19 are formed.

画像取得部11は、撮影装置40に対して、可視光画像と紫外光画像とを交互に撮影させる撮影指示を出力し、撮影された可視光画像及び紫外光画像を取得する。
画像解析部12は、可視光画像を解析(オブジェクト認識及び色彩検出等)することにより、搬送体21上で果菜が分布している位置、果菜の大きさ、色や傷害、及び形状を認識する。また、画像解析部12は、紫外光画像を解析(輝度検出等)することにより、果菜の水腐れ等の腐敗部分及び生傷の有無を認識する。本実施形態において、画像解析部12は、果菜の大きさ、色や傷害、及び形状を認識する場合、搬送装置20における回転領域の可視光画像を参照し、果菜の水腐れ等の腐敗部や生傷の検出等を認識する場合、搬送装置20における回転領域の紫外光画像を参照する。また、画像解析部12は、搬送装置20における回転領域の可視光画像に撮影されている各果菜と紫外光画像に撮影されている各果菜とを対応付けて、果菜を個別に追跡する。そして、画像解析部12は、搬送装置20における非回転領域の可視光画像(果菜の回転が停止した状態の画像)を参照して、ピックアップ領域に搬送される各果菜の位置を認識する。これにより、個別の果菜の大きさ、形状、特性(色や傷害の程度、腐敗部分及び生傷の有無等)が認識される。さらに、画像解析部12は、これらの認識結果(位置及び品質)を個体情報として記憶する。
The image acquisition unit 11 outputs an imaging instruction to the imaging device 40 to alternately capture a visible light image and an ultraviolet light image, and acquires the captured visible light image and ultraviolet light image.
The image analysis unit 12 analyzes the visible light image (object recognition, color detection, etc.) to recognize the position where the fruit and vegetables are distributed on the carrier 21, the size, color, injury, and shape of the fruit and vegetables. . Further, the image analysis unit 12 analyzes the ultraviolet light image (luminance detection, etc.) to recognize the presence or absence of rotten parts such as water rot of fruits and vegetables and fresh wounds. In this embodiment, when recognizing the size, color, injury, and shape of fruit vegetables, the image analysis unit 12 refers to the visible light image of the rotation area in the conveying device 20, and When recognizing the detection of raw wounds, etc., the ultraviolet light image of the rotating area in the conveying device 20 is referred to. In addition, the image analysis unit 12 associates each fruit and vegetable captured in the visible light image of the rotation area of the conveying device 20 with each fruit and vegetable captured in the ultraviolet light image, and tracks each fruit and vegetable individually. Then, the image analysis unit 12 refers to the visible light image of the non-rotating area in the conveying device 20 (the image in which the rotation of the vegetable is stopped), and recognizes the position of each fruit vegetable conveyed to the pick-up area. As a result, the size, shape, and characteristics (color, degree of injury, presence or absence of rotten parts and fresh wounds, etc.) of individual fruits and vegetables can be recognized. Further, the image analysis unit 12 stores these recognition results (position and quality) as individual information.

項目判定部13は、画像解析部12の解析結果に基づいて、規格に基づく果菜の評価項目を判定する。なお、項目判定部13によって判定される項目には、果菜の大きさ及び形状(規格におけるサイズ及び形状の分類)、果菜の特性(色や傷害の程度、腐敗部分及び生傷の有無)、果菜の重量等の品質に関する項目が含まれる。なお、本実施形態において、果菜の重量については、後述する重量判定部17によって判定される。 Based on the analysis result of the image analysis unit 12, the item determination unit 13 determines standard evaluation items for fruit vegetables. The items determined by the item determination unit 13 include the size and shape of fruit vegetables (classification of size and shape in the standard), characteristics of fruit vegetables (color and degree of injury, presence or absence of rotten parts and raw wounds), fruit vegetable Items related to quality such as weight are included. In addition, in this embodiment, the weight of fruit vegetables is determined by the weight determination part 17 mentioned later.

果菜特定部14は、ピックアップの対象とする果菜を各把持ロボット50に割り当て、各把持ロボット50によってピックアップする果菜を特定する。具体的には、果菜特定部14は、搬送体21によってピックアップ領域に搬送される各果菜において、2台の把持ロボット50それぞれがピックアップして選別する対象の果菜の位置を逐次特定する。ピックアップ領域における果菜の位置は、画像解析部12によって認識された非回転領域における果菜の位置を基に、搬送装置20の搬送速度を加味することで特定することができる。本実施形態においては、搬送体21によってピックアップ領域に搬送される果菜の中から、格外の個体及び腐敗を有する個体のみを把持ロボットによりピックアップして除外し、下流側に設置された作業場(商品となる個体を選別する作業場等)へ果菜を搬送する。 The fruit and vegetable identification unit 14 assigns a fruit vegetable to be picked up to each gripping robot 50 and identifies the fruit vegetable to be picked up by each gripping robot 50 . Specifically, the fruit/vegetable identification unit 14 sequentially identifies the position of each fruit/vegetable to be picked up and sorted by each of the two gripping robots 50 in each fruit/vegetable transported to the pick-up area by the transporter 21 . The positions of the fruits and vegetables in the pick-up area can be specified based on the positions of the fruits and vegetables in the non-rotating area recognized by the image analysis unit 12 and by taking into consideration the conveying speed of the conveying device 20 . In this embodiment, from among the fruits and vegetables transported to the pick-up area by the transporter 21, only non-standard individuals and rotten individuals are picked up by a grasping robot and excluded. Fruit vegetables are transported to a workshop, etc., where different individuals are sorted.

ロボット制御部15は、各アーム51a~51cの伸縮を制御する伸縮用モータ52a~52cの駆動信号を出力することにより、果菜特定部14によって特定された各果菜の位置に把持ロボット50のハンドユニット53を移動させる。また、ロボット制御部15は、リアルハプティクスに基づく垂直方向の位置(または速度)あるいは力の少なくともいずれかの制御に従って、垂直モータ53eの駆動信号を出力することにより、ハンドユニット53を垂直方向に移動させる。この場合、ロボット制御部15は、垂直モータ53eの回転軸の現在位置(あるいはハンドユニット53の垂直方向の現在位置等、回転軸と対応する現在位置)を入力として、位置(または速度)あるいは力の少なくとも一方の領域における演算(例えば、後述する式(1)及び(2)に従う演算)を行うことにより、垂直モータ53eの動作を表すパラメータを決定する。また、ロボット制御部15は、項目判定部13による果菜の評価項目の判定結果及び重量判定部17による果菜の重量の判定結果に基づいて、果菜の選別先(「腐敗果」、「格外」等)を決定し、決定した果菜の選別先に果菜を移送する。なお、本実施形態においては、搬送装置20におけるピックアップ領域の側方に果菜の選別先に対応する収容箱が設置されている。 The robot control unit 15 outputs drive signals for the expansion and contraction motors 52a to 52c that control the expansion and contraction of the arms 51a to 51c, so that the hand unit of the grasping robot 50 moves to the position of each fruit vegetable specified by the fruit and vegetable specifying unit 14. Move 53. In addition, the robot control unit 15 vertically moves the hand unit 53 by outputting a drive signal for the vertical motor 53e according to control of at least one of vertical position (or speed) and force based on real haptics. move. In this case, the robot control unit 15 inputs the current position of the rotating shaft of the vertical motor 53e (or the current position corresponding to the rotating shaft, such as the current position of the hand unit 53 in the vertical direction). (for example, calculation according to formulas (1) and (2) to be described later) in at least one area of (1) to determine the parameters representing the operation of the vertical motor 53e. In addition, the robot control unit 15 selects the fruit and vegetable sorting destination (“rotten fruit”, “unqualified”, etc.) based on the determination result of the evaluation item of the fruit and vegetable by the item determination unit 13 and the determination result of the weight of the fruit and vegetable by the weight determination unit 17. ) is determined, and the fruits and vegetables are transported to the determined sorting destination of fruits and vegetables. In this embodiment, storage boxes corresponding to sorting destinations of fruits and vegetables are installed on the side of the pick-up area of the conveying device 20 .

ハンドユニット制御部16は、把持対象の果菜の大きさ、形状あるいは柔らかさ等の個別の条件に適合した把持動作を行う。
具体的には、ハンドユニット制御部16は、回転用モータ駆動部16aと、把持パラメータ決定部16bと、開閉用モータ駆動部16cと、可動部材位置取得部16dと、把持成功/失敗判定部16eと、を備えている。
The hand unit control section 16 performs a gripping operation suitable for individual conditions such as the size, shape or softness of the fruit vegetable to be gripped.
Specifically, the hand unit control section 16 includes a rotation motor drive section 16a, a gripping parameter determination section 16b, an opening/closing motor drive section 16c, a movable member position acquisition section 16d, and a grip success/failure determination section 16e. and have.

回転用モータ駆動部16aは、果菜の把持動作における回転用モータ54の駆動を制御する。具体的には、回転用モータ駆動部16aは、画像解析部12による果菜の品質(水腐れ等の腐敗部分及び生傷の有無)の解析結果に基づいて、ハンドユニット53における可動部材53a~53cが把持対象の果菜の腐敗部分あるいは生傷の位置に接触しないように、ハンドユニット53を水平方向に回転させる。また、回転用モータ駆動部16aは、画像解析部12による果菜の位置からの可動部材53a~53cが周囲の果菜に接触しないようにハンドユニット53を水平方向に回転させる。 The rotation motor drive unit 16a controls the driving of the rotation motor 54 in the fruit vegetable gripping operation. Specifically, the rotation motor drive unit 16a determines whether the movable members 53a to 53c of the hand unit 53 are correct based on the analysis results of the quality of the fruit vegetables (presence or absence of spoiled parts such as water rot and fresh scratches) by the image analysis unit 12. The hand unit 53 is rotated horizontally so as not to touch the position of the rotten part or fresh wound of the fruit vegetable to be gripped. Further, the rotation motor driving section 16a rotates the hand unit 53 in the horizontal direction so that the movable members 53a to 53c from the positions of the fruits and vegetables by the image analysis section 12 do not come into contact with surrounding fruits and vegetables.

把持パラメータ決定部16bは、開閉用モータ53dの回転軸の現在位置(あるいは可動部材53a~53cの現在位置等の回転軸と対応する現在位置)を入力として、位置(または速度)あるいは力の少なくとも一方の領域における演算を行うことにより、開閉用モータ53dの動作を表すパラメータを決定する。なお、把持パラメータ決定部16bは、把持動作の開始時には、画像解析部12によって認識された果菜の品質に基づいて、制御データ記憶部19に記憶されている把持動作の基準値を読み出し、読み出した基準値を初期値として、開閉用モータ53dの回転軸の位置及び力(回転トルク)を制御する。 The gripping parameter determination unit 16b receives as input the current position of the rotation shaft of the opening/closing motor 53d (or the current positions corresponding to the rotation shaft such as the current positions of the movable members 53a to 53c), and determines at least the position (or speed) or force. A parameter representing the operation of the opening/closing motor 53d is determined by performing calculations in one area. Note that the gripping parameter determination unit 16b reads out the reference value of the gripping motion stored in the control data storage unit 19 based on the quality of the fruit vegetable recognized by the image analysis unit 12 at the start of the gripping motion. Using the reference value as an initial value, the position and force (rotational torque) of the rotating shaft of the opening/closing motor 53d are controlled.

図4は、リアルハプティクス技術による把持パラメータ決定部16bにおける制御則の概念を示す模式図である。
図4に示すように、把持パラメータ決定部16bにおける制御則は、開閉用モータ53d(制御対象システム)と、力・速度割当変換ブロック110と、理想力源ブロック120あるいは理想速度(位置)源ブロック130の少なくとも一つと、逆変換ブロック140とを含む制御則として表される。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the concept of the control law in the gripping parameter determination unit 16b based on real-haptics technology.
As shown in FIG. 4, the control law in the gripping parameter determination unit 16b includes an opening/closing motor 53d (system to be controlled), a force/velocity assignment conversion block 110, an ideal force source block 120 or an ideal velocity (position) source block. 130 and an inverse transform block 140 as a control law.

力・速度割当変換ブロック110は、開閉用モータ53dの動作の基準となる値(基準値)と、開閉用モータ53dの回転軸の現在位置とを入力とする座標変換を定義している。この座標変換は、基準値及び現在速度(または位置)を要素とする入力ベクトルを速度(または位置)の制御目標値を算出するための速度(または位置)からなる出力ベクトルに変換すると共に、基準値及び現在の力を要素とする入力ベクトルを力の制御目標値を算出するための力からなる出力ベクトルに変換するものである。具体的には、力・速度割当変換ブロック110における座標変換は、次式(1)及び(2)のように表される。 The force/velocity assignment conversion block 110 defines a coordinate conversion that inputs a value (reference value) that serves as a reference for the operation of the opening/closing motor 53d and the current position of the rotating shaft of the opening/closing motor 53d. This coordinate transformation converts an input vector whose elements are a reference value and current velocity (or position) into an output vector consisting of velocity (or position) for calculating a control target value of velocity (or position), It converts an input vector whose elements are a value and a current force into an output vector composed of force for calculating a force control target value. Specifically, the coordinate conversion in the force/velocity assignment conversion block 110 is represented by the following equations (1) and (2).

dX2=[H]・dX1 (1)
F2=[H]・F1 (2)
dX2=[H].dX1 (1)
F2=[H]·F1 (2)

ただし、式(1)において、dは一階微分を表す演算子、dX2は速度の状態値を導出するための速度ベクトル、dX1は、基準値及び開閉用モータ53dの作用に基づく速度(開閉用モータ53dの回転軸の速度、または、可動部材53a~53c等、開閉用モータ53dの回転軸と対応する部分の速度)を要素とするベクトル、Hは把持機能を表す変換行列である。また、式(2)において、dF2(ただし、dは二階微分を表す演算子)は力の状態値を導出するための力ベクトル、dF1は基準値及び開閉用モータ53dの作用に基づく力(開閉用モータ53dの回転軸の回転トルク、または、可動部材53a~53c等、開閉用モータ53dの回転軸と対応する部分の力)を要素とするベクトルである。 However, in equation (1), d is an operator representing first-order differentiation, dX2 is a velocity vector for deriving the state value of velocity, and dX1 is a reference value and a velocity based on the action of the opening/closing motor 53d ( A vector whose elements are the speed of the rotating shaft of the motor 53d, or the speed of the portions corresponding to the rotating shaft of the opening/closing motor 53d, such as the movable members 53a to 53c, and H is a conversion matrix representing the gripping function. In equation (2), d 2 F2 (where d 2 is an operator representing second-order differentiation) is a force vector for deriving the force state value, and d 2 F1 is a reference value and the action of the opening/closing motor 53d. (rotational torque of the rotating shaft of the opening/closing motor 53d, or forces of the portions corresponding to the rotating shaft of the opening/closing motor 53d, such as the movable members 53a to 53c).

理想力源ブロック120は、力・速度割当変換ブロック110によって定義された座標変換に従って、力の領域における演算を行うブロックである。理想力源ブロック120においては、機能別力・速度割当変換ブロック110によって定義された座標変換に基づく演算を行う際の力に関する目標値が設定されている。この目標値は、把持対象の果菜の個別の条件に適合させて把持する把持機能に対応して、固定値または可変値として設定される。 The ideal force source block 120 is a block that performs calculations in the force domain according to the coordinate transformation defined by the force-velocity assignment transformation block 110 . In the ideal force source block 120, a target value is set for the force when performing calculations based on the coordinate transformation defined by the functional force/velocity assignment transformation block 110. FIG. This target value is set as a fixed value or a variable value in accordance with the gripping function that grips the fruit vegetable to be gripped in accordance with individual conditions.

理想速度(位置)源ブロック130は、力・速度割当変換ブロック110によって定義された座標変換に従って、速度(位置)の領域における演算を行うブロックである。理想速度(位置)源ブロック130においては、力・速度割当変換ブロック110によって定義された座標変換に基づく演算を行う際の速度(位置)に関する目標値が設定されている。この目標値は、把持対象の果菜の個別の条件に適合させて把持する把持機能に対応して、固定値または可変値として設定される。 The ideal velocity (position) source block 130 is a block that performs operations in the velocity (position) domain according to the coordinate transformation defined by the force-to-velocity assignment transformation block 110 . In the ideal velocity (position) source block 130, a target value for velocity (position) is set for calculation based on the coordinate transformation defined by the force/velocity assignment transformation block 110. FIG. This target value is set as a fixed value or a variable value in accordance with the gripping function that grips the fruit vegetable to be gripped in accordance with individual conditions.

逆変換ブロック140は、速度(位置)及び力の領域の値を開閉用モータ53dへの入力の領域の値(例えば電圧値または電流値等)に変換するブロックである。
これにより、開閉用モータ53dにおける位置の情報が力・速度割当変換ブロック110に入力されると、位置の情報に基づいて得られる速度(位置)及び力の情報を用いて、力・速度割当変換ブロック110において、把持対象の果菜の個別の条件に適合させて把持する把持機能に応じた位置及び力の領域それぞれの制御則が適用される。そして、理想力源ブロック120において、機能に応じた力の演算が行われ、理想速度(位置)源ブロック130において、機能に応じた速度(位置)の演算が行われ、力及び速度(位置)それぞれに制御エネルギーが分配される。
The inverse conversion block 140 is a block that converts the values of the velocity (position) and force regions into the values of the input region (for example, voltage value or current value) to the opening/closing motor 53d.
As a result, when position information of the opening/closing motor 53d is input to the force/velocity assignment conversion block 110, force/velocity assignment conversion is performed using velocity (position) and force information obtained based on the position information. At block 110, control laws are applied for each of the position and force domains depending on the gripping function adapted to the individual conditions of the fruit vegetable to be gripped. An ideal force source block 120 calculates a force corresponding to the function, and an ideal velocity (position) source block 130 calculates a velocity (position) corresponding to the function. Control energy is distributed to each.

理想力源ブロック120及び理想速度(位置)源ブロック130における演算結果は、開閉用モータ53dの制御目標を示す情報となり、これらの演算結果が逆変換ブロック140において開閉用モータ53dの入力値とされる。
その結果、開閉用モータ53dは、力・速度割当変換ブロック110によって定義された機能(把持対象の果菜の個別の条件に適合させて把持する把持機能)に従う動作を実行し、目的とするハンドユニット53の把持動作が実現される。即ち、把持ロボット50は、式(1)及び(2)に従って、リアルハプティクスに基づく把持動作を行い、把持対象の果菜の大きさ、形状あるいは表面/内部の状態等の個別の条件に適合した把持動作が実現される。
The calculation results in the ideal force source block 120 and the ideal velocity (position) source block 130 serve as information indicating the control target of the opening/closing motor 53d. be.
As a result, the opening/closing motor 53d performs the operation according to the function defined by the force/velocity assignment conversion block 110 (the gripping function for gripping the fruit vegetable to be gripped while adapting it to the individual conditions), and the target hand unit A grasping action of 53 is realized. That is, the gripping robot 50 performs a gripping operation based on real haptics according to formulas (1) and (2), and adapts to individual conditions such as the size, shape, or surface/internal state of the fruit vegetable to be gripped. A grasping motion is realized.

図3に戻り、開閉用モータ駆動部16cは、果菜の把持動作における開閉用モータ53dの駆動を制御する。例えば、開閉用モータ駆動部16cは、把持動作における制御の初期値として、予め設定されている把持動作を表すパラメータを用いて制御を行い、把持動作の開始後は、把持パラメータ決定部16bによって決定されたパラメータ(上記制御則に基づいて逐次算出されるパラメータ)を用いて制御を行う。 Returning to FIG. 3, the opening/closing motor driving section 16c controls driving of the opening/closing motor 53d in the fruit vegetable gripping operation. For example, the opening/closing motor drive unit 16c performs control using a parameter representing a gripping motion set in advance as an initial value for control in the gripping motion, and after the start of the gripping motion, the gripping parameter determination unit 16b determines the Control is performed using the determined parameters (parameters sequentially calculated based on the above control law).

可動部材位置取得部16dは、位置検出センサ53d-1から開閉用モータ53dの回転軸の現在位置(あるいは可動部材53a~53cの現在位置等の回転軸と対応する現在位置)を取得する。なお、開閉用モータ53dの回転軸の現在位置は、例えば、ロータリーエンコーダ等によって取得することができる。また、可動部材53a~53cの現在位置を取得する場合、可動部材53a~53cの端部の位置を検出するエンコーダ等によって取得することができる。モータの電気的特性からエンコーダ等のセンサを用いずに位置を推定することも可能である。 The movable member position acquiring unit 16d acquires the current position of the rotating shaft of the opening/closing motor 53d (or the current positions corresponding to the rotating shaft such as the current positions of the movable members 53a to 53c) from the position detection sensor 53d-1. The current position of the rotating shaft of the opening/closing motor 53d can be acquired by, for example, a rotary encoder. In addition, when obtaining the current positions of the movable members 53a to 53c, they can be obtained by an encoder or the like that detects the positions of the ends of the movable members 53a to 53c. It is also possible to estimate the position from the electrical characteristics of the motor without using a sensor such as an encoder.

把持成功/失敗判定部16eは、ハンドユニット53が把持対象とした果菜の実際の把持に成功したか否かの判定を行う。この判定結果は、果菜移載システム1における選別作業の結果のデータの一部として記憶したり、把持パラメータ決定部16bが開閉用モータ53dの動作を表すパラメータを決定するアルゴリズムの補正(例えば、式(1)及び(2)における変換行列Hの要素の補正等)に用いたりすることができる。なお、把持が成功した場合、把持ロボット50によって、果菜が所定の収容箱へ移載される。 The gripping success/failure determination unit 16e determines whether or not the hand unit 53 has actually successfully gripped the fruit vegetable to be gripped. This determination result is stored as part of the data of the results of the sorting work in the fruit and vegetable transfer system 1, or the gripping parameter determination unit 16b corrects an algorithm (for example, formula correction of the elements of the transformation matrix H in (1) and (2), etc.). In addition, when the grasping is successful, the grasping robot 50 transfers the fruits and vegetables to a predetermined storage box.

重量判定部17は、ハンドユニット53が把持した果菜の重量を判定する。本実施形態において、重量判定部17は、図4に示した制御則の概念を示す模式図と同様に、垂直モータ53eに関して力・速度割当変換ブロック110と、理想力源ブロック120あるいは理想速度(位置)源ブロック130の少なくとも一つと、逆変換ブロック140とを有しており、上記のリアルハプティクス技術により垂直モータ53e(位置検出センサ53e-1)から取得される位置と力のパラメータから、把持している果菜の重量を判定する。重量判定部17によって果菜の重量が判定される結果、果菜のサイズ、形状、特性及び重量等、規格の判定項目の判定が全て完了し、把持された果菜の選別先が確定する。なお、重量判定部17は、判定した重量を個体情報に含めて記憶する。 The weight determination unit 17 determines the weight of the fruit vegetable gripped by the hand unit 53 . In the present embodiment, the weight determining unit 17 includes a force/velocity assignment conversion block 110 and an ideal force source block 120 or an ideal velocity ( position) source block 130 and an inverse transform block 140, and from the position and force parameters obtained from the vertical motor 53e (position detection sensor 53e-1) by the real-haptics technique described above, Determine the weight of the fruit vegetable being gripped. As a result of the determination of the weight of the fruit vegetables by the weight determining unit 17, determination of all standard determination items such as the size, shape, characteristics and weight of the fruit vegetables is completed, and the sorting destination of the grasped fruit vegetables is determined. Note that the weight determination unit 17 stores the determined weight by including it in the individual information.

搬送制御部18は、搬送用モータ24の回転速度及び回転トルクを制御することにより、搬送装置20における果菜の搬送を制御する。また、搬送制御部18は、把持ロボット50のピックアップ領域に搬送される果菜の個数と、把持ロボット50によって選別された果菜の個数とに基づいて、把持ロボット50による果菜の選別のペースが搬送装置20による果菜の搬送のペースを下回っているか否かを判定する。そして、搬送制御部18は、把持ロボット50による果菜の選別のペースが搬送装置20による果菜の搬送のペースを下回っていると判定した場合、搬送装置20を一時的に停止(または速度を低下)させる。 The conveying control unit 18 controls the conveying of fruit vegetables in the conveying device 20 by controlling the rotational speed and rotational torque of the conveying motor 24 . Further, the transport control unit 18 adjusts the pace of sorting of fruit vegetables by the gripping robot 50 based on the number of fruit vegetables transported to the pick-up area of the gripping robot 50 and the number of fruit vegetables sorted by the gripping robot 50. It is determined whether or not the pace of conveying fruits and vegetables according to 20 is below. Then, when the transportation control unit 18 determines that the pace of fruit vegetable sorting by the gripping robot 50 is lower than the pace of fruit vegetable transportation by the transport device 20, the transport control unit 18 temporarily stops the transport device 20 (or reduces the speed). Let

制御データ記憶部19は、果菜選別処理を実行するために予め設定されたデータ(予め設定されている把持動作の基準値を表すパラメータ)や、果菜選別処理の実行によって生成された各種データ(把持パラメータ決定部16bによって決定されたパラメータ等)を記憶する。本実施形態において、把持動作の基準値を表すパラメータは、果菜の大きさ及び果菜の特性について、それぞれ複数段階に分類した値が用意されている。例えば、果菜の大きさについて、Sサイズ、Mサイズ、Lサイズそれぞれに対応する位置の基準値が予め設定されている。同様に、果菜の特性について、良品(腐敗部分がないもの)、不良品(腐敗部分があるもの)それぞれに対応する力の基準値が予め設定されている。把持パラメータ決定部16bは、項目判定部13によって判定された果菜の大きさ及び特性に応じて、制御データ記憶部19に記憶されている基準値のパラメータを初期値として読み出し、把持動作を開始する。 The control data storage unit 19 stores data set in advance for executing the fruit and vegetable sorting process (parameters representing preset gripping operation reference values) and various data generated by executing the fruit and vegetable sorting process (gripping parameters determined by the parameter determination unit 16b). In the present embodiment, as the parameter representing the reference value of the grasping motion, values classified into a plurality of stages are prepared for each of the size of the fruit vegetable and the characteristics of the fruit vegetable. For example, with respect to the sizes of fruits and vegetables, reference values for positions corresponding to S size, M size, and L size are set in advance. Similarly, with respect to the characteristics of fruit vegetables, reference values of forces corresponding to good products (no rotten parts) and defective products (with rotten parts) are set in advance. The gripping parameter determination unit 16b reads the reference value parameter stored in the control data storage unit 19 as an initial value according to the size and characteristics of the fruit vegetable determined by the item determination unit 13, and starts gripping operation. .

[動作]
次に、果菜移載システム1の動作を説明する。
図5は、果菜移載システム1において実行される果菜選別処理の流れを説明するフローチャートである。
果菜選別処理は、制御装置10において、果菜選別処理の実行を指示する操作が行われることに対応して開始される。
[motion]
Next, the operation of the fruit and vegetable transfer system 1 will be described.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the flow of the fruit and vegetable sorting process executed in the fruit and vegetable transfer system 1. As shown in FIG.
The fruit and vegetable sorting process is started in response to an operation of instructing execution of the fruit and vegetable sorting process in the control device 10 .

ステップS1において、画像取得部11は、撮影装置40に対して、可視光画像と紫外光画像とを交互に撮影させる撮影指示を出力し、撮影された可視光画像及び紫外光画像を取得する。
ステップS2において、画像解析部12は、可視光画像を解析(オブジェクト認識及び色彩検出等)することにより、搬送体21上で果菜が分布している位置、果菜の大きさ、色や傷害、及び形状を認識する。
In step S1, the image acquisition unit 11 outputs an imaging instruction to the imaging device 40 to alternately capture a visible light image and an ultraviolet light image, and acquires the captured visible light image and ultraviolet light image.
In step S2, the image analysis unit 12 analyzes the visible light image (object recognition, color detection, etc.) to determine the position of the fruit and vegetable distribution on the carrier 21, the size, color, injury, and Recognize shapes.

ステップS3において、画像解析部12は、紫外光画像を解析(輝度検出等)することにより、果菜の水腐れ等の腐敗部分及び生傷の有無を認識する。
ステップS4において、項目判定部13は、画像解析部12の解析結果に基づいて、規格に基づく果菜の評価項目を判定する。このとき判定される項目には、果菜の大きさ及び形状(規格におけるサイズ及び形状の分類)、果菜の特性(色や傷害の程度、腐敗部分及び生傷の有無)が含まれる。
In step S3, the image analysis unit 12 analyzes the ultraviolet light image (luminance detection, etc.) to recognize the presence or absence of rotten parts such as water rot of fruit vegetables and raw wounds.
In step S<b>4 , the item determination unit 13 determines standard evaluation items for fruit vegetables based on the analysis result of the image analysis unit 12 . The items to be judged at this time include the size and shape of fruit vegetables (classification of size and shape in the standard), and characteristics of fruit vegetables (color, degree of injury, presence or absence of rotted parts and fresh wounds).

ステップS5において、果菜特定部14は、ピックアップの対象とする果菜を各把持ロボット50に割り当て、各把持ロボット50によってピックアップする果菜を特定する。このとき、果菜特定部14は、搬送体21によってピックアップ領域に搬送される各果菜において、2台の把持ロボット50それぞれがピックアップして選別する対象の果菜の位置を特定する。 In step S<b>5 , the fruit and vegetable identification unit 14 allocates the fruit and vegetable to be picked up to each gripping robot 50 and identifies the fruit and vegetable to be picked up by each gripping robot 50 . At this time, the fruit/vegetable specifying unit 14 specifies the position of each fruit/vegetable to be picked up and sorted by each of the two gripping robots 50 in each fruit/vegetable transported to the pick-up area by the transporter 21 .

ステップS6において、ロボット制御部15は、各アーム51a~51cの伸縮を制御する伸縮用モータ52a~52cの駆動信号を出力することにより、果菜特定部14によって特定された各果菜の位置に把持ロボット50のハンドユニット53を移動させる。また、ロボット制御部15は、リアルハプティクスに基づく垂直方向の位置(または速度)あるいは力の少なくともいずれかの制御に従って、垂直モータ53eの駆動信号を出力することにより、ハンドユニット53を垂直方向に移動させる。
ステップS7において、ハンドユニット制御部16は、把持対象の果菜の大きさ、形状あるいは柔らかさ等の個別の条件に適合した把持動作を行う。このとき、ハンドユニット制御部16は、図4に示す制御則に従い、把持対象の果菜の個別の条件に適合させて把持する把持機能を実現する。
In step S6, the robot control unit 15 outputs drive signals for the extension/contraction motors 52a to 52c that control the extension/contraction of the arms 51a to 51c, so that the robot grasps the fruits and vegetables at the positions specified by the fruit/vegetable specifying unit 14. 50 hand units 53 are moved. In addition, the robot control unit 15 vertically moves the hand unit 53 by outputting a drive signal for the vertical motor 53e according to control of at least one of vertical position (or speed) and force based on real haptics. move.
In step S7, the hand unit control section 16 performs a gripping operation suitable for individual conditions such as the size, shape or softness of the fruit vegetable to be gripped. At this time, the hand unit control section 16 implements a gripping function of gripping the fruit vegetables to be gripped in conformity with individual conditions according to the control rule shown in FIG. 4 .

ステップS8において、ハンドユニット制御部16(把持成功/失敗判定部16e)は、ハンドユニット53が把持対象とした果菜の実際の把持に成功したか否かの判定を行う。
ハンドユニット53が把持対象とした果菜の実際の把持に成功した場合、ステップS8においてYESと判定されて、処理はステップS9に移行する。
一方、ハンドユニット53が把持対象とした果菜の実際の把持に成功していない場合、ステップS8においてNOと判定されて、処理はステップS11に移行する。
In step S8, the hand unit control section 16 (gripping success/failure determination section 16e) determines whether or not the hand unit 53 has actually successfully gripped the fruit vegetable to be gripped.
When the hand unit 53 succeeds in actually gripping the fruit vegetable to be gripped, YES is determined in step S8, and the process proceeds to step S9.
On the other hand, if the hand unit 53 has not actually grasped the fruit vegetable to be grasped, it is determined as NO in step S8, and the process proceeds to step S11.

ステップS9において、重量判定部17は、ハンドユニット53が把持した果菜の重量を判定する。
ステップS10において、ロボット制御部15は、項目判定部13による果菜の評価項目の判定結果及び重量判定部17による果菜の重量の判定結果に基づいて、果菜の選別先(「腐敗果」、「格外」等)を決定し、決定した果菜の選別先に果菜を移送する。
In step S<b>9 , the weight determination unit 17 determines the weight of the fruit vegetable gripped by the hand unit 53 .
In step S<b>10 , the robot control unit 15 selects the fruit and vegetable sorting destination (“rotten fruit”, “extraordinary ”, etc.), and transport the fruits and vegetables to the decided sorting destination of fruits and vegetables.

ステップS11において、搬送制御部18は、把持ロボット50のピックアップ領域に搬送される果菜の個数と、把持ロボット50によって選別された果菜の個数とに基づいて、把持ロボット50による果菜の選別のペースが搬送装置20による果菜の搬送のペースを下回っているか否かを判定する。
把持ロボット50による果菜の選別のペースが搬送装置20による果菜の搬送のペースを下回っている場合、ステップS11においてYESと判定されて、処理はステップS12に移行する。
一方、把持ロボット50による果菜の選別のペースが搬送装置20による果菜の搬送のペースを下回っていない場合、ステップS11においてNOと判定されて、処理はステップS1に移行する。
In step S<b>11 , the transport control unit 18 determines the pace at which the gripping robot 50 selects fruit vegetables based on the number of fruit vegetables transported to the pickup area of the gripping robot 50 and the number of fruit vegetables sorted by the gripping robot 50 . It is determined whether or not the pace is below the pace at which fruit vegetables are conveyed by the conveying device 20 .
When the picking pace of fruit vegetables by the gripping robot 50 is lower than the conveying pace of fruit vegetables by the conveying device 20, YES is determined in step S11, and the process proceeds to step S12.
On the other hand, if the picking pace of the fruit vegetables by the gripping robot 50 is not lower than the conveying pace of the fruit vegetables by the conveying device 20, NO is determined in step S11, and the process proceeds to step S1.

ステップS12において、搬送制御部18は、搬送装置20を一時的に停止(または速度を低下)させる。
ステップS12の後、制御装置10において、果菜選別処理の終了を指示する操作が行われるまで、果菜選別処理が繰り返される。
In step S<b>12 , the transport control unit 18 temporarily stops (or slows down) the transport device 20 .
After step S12, the control device 10 repeats the fruit and vegetable sorting process until an instruction to end the fruit and vegetable sorting process is performed.

以上のように、本実施形態に係る果菜移載システム1は、搬送装置20によって搬送される果菜の大きさ、形状あるいは特性等の品質に関する情報(品質情報)を、撮影装置40によって撮影された画像等を基に解析する。そして、把持ロボット50は、リアルハプティクスに基づく制御により、把持対象の果菜の大きさ、形状あるいは表面状態等の個別の条件に適合した把持動作を行う。
そのため、果菜移載システム1においては、形状や大きさが不定形な果菜をより確実に保持することができる。また、軟弱な果菜であっても、表面を傷付けることなく、果菜の柔らかさに応じた把持力で保持することができる。
したがって、果菜移載システム1によれば、果菜を適切に保持することが可能となる。
As described above, the fruit/vegetable transfer system 1 according to the present embodiment captures information (quality information) about quality such as the size, shape, or characteristics of fruit/vegetables transported by the transporting device 20, captured by the imaging device 40. Analysis based on images, etc. Then, the gripping robot 50 performs a gripping operation that is suitable for individual conditions such as the size, shape, surface condition, etc. of the fruit vegetable to be gripped under control based on real haptics.
Therefore, in the fruit and vegetable transfer system 1, it is possible to more reliably hold fruit and vegetables having irregular shapes and sizes. In addition, even soft fruit vegetables can be held with a gripping force according to the softness of the fruit vegetables without damaging the surface.
Therefore, according to the fruit vegetable transfer system 1, it is possible to appropriately hold fruit vegetables.

また、把持ロボット50は、力センサを用いることなく、個別の果菜に応じた把持力を出力するため、果菜を把持した際の振動の収束等に影響されることなく、速やかに把持力を決定して、果菜を移送することが可能となる。なお、本実施形態におけるリアルハプティクスに基づく制御を補助するために、力センサを備えることとしてもよい。
また、把持パラメータ決定部16bは、把持動作の開始時には、画像解析部12によって認識された果菜の大きさ及び果菜の特性に基づいて、制御データ記憶部19に記憶されている把持動作の基準値を読み出し、読み出した基準値を初期値として、開閉用モータ53dの回転軸の位置及び力(回転トルク)を制御する。
したがって、把持対象の果菜によらず、より適切な把持力で果菜を移送することができる。例えば、腐敗や過熟等によって極端に柔らかい果菜であっても、果菜を潰したり崩壊させたりすることなく、適切な把持動作を実現することができる。
さらに、果菜を移送中に、果菜の姿勢が変化しても、把持力を保持するようにハンドユニット53が動作して果菜を落とすことなく把持し続けることができる。
In addition, since the gripping robot 50 outputs a gripping force corresponding to each individual fruit vegetable without using a force sensor, the gripping force can be quickly determined without being affected by the convergence of vibration when gripping the fruit vegetable. Then, it becomes possible to transport fruits and vegetables. Note that a force sensor may be provided to assist control based on real haptics in this embodiment.
Further, at the start of the gripping motion, the gripping parameter determination unit 16b determines the gripping motion reference value stored in the control data storage unit 19 based on the size of the fruit vegetable and the characteristics of the fruit vegetable recognized by the image analysis unit 12. is read out, and the read reference value is used as an initial value to control the position and force (rotational torque) of the rotating shaft of the opening/closing motor 53d.
Therefore, regardless of the fruit vegetable to be gripped, the fruit vegetable can be transferred with a more appropriate gripping force. For example, even a fruit vegetable that is extremely soft due to putrefaction, overripeness, or the like can be appropriately grasped without crushing or collapsing.
Furthermore, even if the orientation of the fruit changes while the fruit is being transported, the hand unit 53 operates so as to maintain the gripping force, so that the fruit can be continuously gripped without dropping.

なお、本発明は、本発明の効果を奏する範囲で変形、改良等を適宜行うことができ、上述の実施形態に限定されない。
例えば、上述の実施形態において、果菜移載システム1が、コンベアで搬送される果菜の中から、格外の個体及び腐敗を有する個体を把持ロボットによりピックアップして除外すると共に、果菜の規格毎に箱詰めする下流側に設置された作業場(商品となる個体を選別する作業場等)へ果菜を搬送する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。
即ち、果菜移載システム1が、コンベアで搬送される果菜の中から、格外の個体及び腐敗を有する個体を把持ロボット50によりピックアップして除外すると共に、商品となる個体を把持して重量を計測し、各等階級毎に直接箱詰めすることとしてもよい。この場合、果菜移載システム1における処理ラインを簡素化できる。
また、上述の実施形態においては搬送装置上に直接果菜を乗せ搬送しているが、コンテナ内に収容された果菜を搬送し、対象となる個体を直接把持して、規格毎に選別して箱詰めすることとしてもよい。
また、把持ロボット50によって、選果機で事前に規格毎に選別された果菜を把持して箱詰めする作業を行うこととしてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified and improved within the scope of the effects of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the fruit and vegetable transfer system 1 uses a grasping robot to pick up and exclude non-standard individuals and rotten individuals from the fruit and vegetables conveyed by the conveyor, and pack them into boxes according to the standard of the fruit and vegetables. Although the case where fruit vegetables are conveyed to a workshop (such as a workshop for sorting individual products) installed on the downstream side has been described as an example, the present invention is not limited to this.
That is, the fruit and vegetable transfer system 1 picks up and excludes non-standard individuals and rotten individuals from the fruit and vegetables conveyed by the conveyor by the grasping robot 50, and grasps and measures the weight of the individual products. However, it is also possible to pack directly into boxes for each class. In this case, the processing line in the fruit and vegetable transfer system 1 can be simplified.
In the above-described embodiment, the fruits and vegetables are directly placed on the conveying device and conveyed. It is also possible to
Alternatively, the gripping robot 50 may grip and box fruit vegetables that have been sorted in advance by a fruit sorting machine according to standards.

上述の実施形態において、把持ロボット50を2台設置することとして説明したが、これに限られない。即ち、選別する果菜の数や必要とされる選別のペース等を加味して、より多くの把持ロボット50を設置したり、1台の把持ロボット50で果菜を選別したりすることができる。 In the above-described embodiment, it was explained that two gripping robots 50 were installed, but the present invention is not limited to this. That is, in consideration of the number of fruits and vegetables to be sorted, the required sorting pace, etc., more grasping robots 50 can be installed, or one grasping robot 50 can sort fruit vegetables.

また、上述の実施形態において、ハンドユニット53の具体的な形態は、図2に示す構成に限られるものではなく、種々の構成とすることができる。例えば、ハンドユニット53における可動部材53a~53cを各種形状とすることが可能である。一例として、可動部材53a~53cの先端を内側に屈曲させた形状とし、果菜の保持をより容易なものとすることができる。 Further, in the above-described embodiment, the specific form of the hand unit 53 is not limited to the configuration shown in FIG. 2, and various configurations are possible. For example, the movable members 53a to 53c in the hand unit 53 can have various shapes. As an example, the tips of the movable members 53a to 53c can be bent inward to make it easier to hold fruit vegetables.

また、上述の実施形態において、式(1)及び(2)における変換行列は目的に応じて変化させることができ、この変換行列を変化させることにより、把持パラメータ決定部16bが決定する開閉用モータ53dの動作を表すパラメータを簡単に変化させることができる。即ち、変換行列を変化させることで、可動部材53a~53cが弾性力によって把持力を生成している状態や一定の把持力を維持する状態等、目的に応じた動作を表すパラメータを出力することが可能である。 Further, in the above-described embodiment, the transformation matrices in equations (1) and (2) can be changed according to the purpose. The parameters describing the operation of 53d can be easily changed. In other words, by changing the conversion matrix, parameters representing operations according to purposes, such as a state in which the movable members 53a to 53c generate gripping force by elastic force, a state in which a constant gripping force is maintained, etc., can be output. is possible.

また、上述の実施形態において、撮影装置40が可視光画像及び紫外光画像を撮影する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。即ち、果菜の外観や特性等の品質を認識できる方法であれば、例えば、レーザー光を照射することにより、果菜の形状を表す画像(形状データ)や果菜同士の重なりを表す3次元データを取得したり、赤外線によって果菜の糖度を取得したりする等、果菜に関する種々のデータを取得する方法を用いることが可能である。
さらに、上述の実施形態においては品質情報の複数を用いて開閉用モータ53dの動作や移送先を決定しているが、目的に応じて品質情報の少なくとも一つを用いることとしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the image capturing device 40 captures a visible light image and an ultraviolet light image has been described as an example, but the present invention is not limited to this. That is, if it is a method that can recognize the quality such as the appearance and characteristics of fruit vegetables, for example, by irradiating with a laser beam, an image (shape data) representing the shape of the fruit vegetables and three-dimensional data representing the overlapping of fruit vegetables can be obtained. It is possible to use a method of acquiring various data on fruit vegetables, such as acquiring the sugar content of fruit vegetables by infrared rays.
Furthermore, in the above-described embodiment, a plurality of pieces of quality information are used to determine the operation of the opening/closing motor 53d and the transfer destination, but at least one piece of quality information may be used depending on the purpose.

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。
上述の実施形態における制御のための処理は、ハードウェア及びソフトウェアのいずれにより実行させることも可能である。
即ち、上述の処理を実行できる機能が果菜移載システム1に備えられていればよく、この機能を実現するためにどのような機能構成及びハードウェア構成とするかは上述の例に限定されない。
Moreover, it is possible to implement the present invention by appropriately combining the examples described in the above embodiments.
The processing for control in the above-described embodiments can be executed by either hardware or software.
In other words, the fruit/vegetables transfer system 1 only needs to have a function capable of executing the above-described processing, and the functional configuration and hardware configuration for realizing this function are not limited to the above example.

さらに、本実施形態は果菜把持装置において説明したが、不定形の食品を扱う食品把持装置にも応用できる。 Furthermore, although this embodiment has been described with respect to the fruit and vegetable gripping device, it can also be applied to a food gripping device that handles food of irregular shape.

なお、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。即ち、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。本発明が取ることが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。 It should be noted that the above embodiment shows an example to which the present invention is applied, and does not limit the technical scope of the present invention. That is, the present invention can make various modifications such as omissions and substitutions without departing from the gist of the present invention, and can take various embodiments other than the above-described embodiments. Various embodiments and modifications thereof that can be taken by the present invention are included in the scope of the invention described in the claims and their equivalents.

1 果菜移載システム、10 制御装置、11 画像取得部、12 画像解析部、13 項目判定部、14 果菜特定部、15 ロボット制御部、16 ハンドユニット制御部、16a 回転用モータ駆動部、16b 把持パラメータ決定部、16c 開閉用モータ駆動部、16d 可動部材位置取得部、16e 把持成功/失敗判定部、17 重量判定部、18 搬送制御部、19 制御データ記憶部、20 搬送装置、21 搬送体、21a 回転ローラ、22 受動プーリー、23 駆動プーリー、24 搬送用モータ、25 ブレーキ板、30 照明装置、40 撮影装置、50 把持ロボット(移動機構)、50a 筐体、51a~51c アーム、52a~52c 伸縮用モータ、53 ハンドユニット、53a~53c 可動部材、53a~53c 可動部材、53d 開閉用モータ、53d-1,53e-1 位置検出センサ、53e 垂直モータ、54 回転用モータ、110 力・速度割当変換ブロック、120 理想力源ブロック、130 理想速度(位置)源ブロック、140 逆変換ブロック 1 fruit and vegetable transfer system, 10 control device, 11 image acquisition unit, 12 image analysis unit, 13 item determination unit, 14 fruit and vegetable identification unit, 15 robot control unit, 16 hand unit control unit, 16a rotation motor drive unit, 16b gripping Parameter determination unit 16c Opening/closing motor drive unit 16d Movable member position acquisition unit 16e Grip success/failure determination unit 17 Weight determination unit 18 Conveyance control unit 19 Control data storage unit 20 Conveying device 21 Conveying body 21a rotating roller, 22 passive pulley, 23 drive pulley, 24 transport motor, 25 brake plate, 30 lighting device, 40 photographing device, 50 gripping robot (moving mechanism), 50a housing, 51a to 51c arms, 52a to 52c telescopic 53 Hand unit 53a to 53c Movable member 53a to 53c Movable member 53d Opening and closing motor 53d-1, 53e-1 Position detection sensor 53e Vertical motor 54 Rotation motor 110 Force/velocity allocation conversion Blocks 120 ideal force source block 130 ideal velocity (position) source block 140 inverse transform block

Claims (5)

食品を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段によって搬送される前記食品に関するデータを取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段の取得結果に基づいて、前記食品の位置または品質の少なくともいずれかを含む個体情報を取得する個体情報取得手段と、
前記個体情報に基づいて、把持対象の前記食品を把持する把持手段と、
前記把持手段における食品を把持する可動部材が開閉する範囲のいずれかの位置である、前記可動部材の開閉位置を検出する位置検出手段と、
前記把持手段を所定位置に移動させる移動機構と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記把持手段における前記可動部材が開閉する範囲のいずれかの位置である前記可動部材の開閉位置と、当該開閉位置における前記食品に対する接触力とを対応付けて制御する制御手段と、
を備え
前記制御手段は、前記食品の把持動作に対応して設定された、制御エネルギーを速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとに割り当てる変換を行うことにより、前記把持手段における動作を制御することを特徴とする食品移載システム。
a conveying means for conveying food;
Data acquisition means for acquiring data on the food transported by the transport means;
individual information acquisition means for acquiring individual information including at least one of the position and quality of the food based on the acquisition result of the data acquisition means;
grasping means for grasping the food to be grasped based on the individual information;
Position detection means for detecting an open/closed position of the movable member, which is one of the positions in the range of opening and closing of the movable member for gripping the food in the gripping means;
a moving mechanism for moving the gripping means to a predetermined position;
Based on the detection result of the position detection means, the open/close position of the movable member, which is one of the positions in the range in which the movable member opens and closes in the gripping means, is associated with the contact force with respect to the food at the open/close position. a control means for controlling the
with
The control means controls the operation of the gripping means by performing a conversion that assigns control energy to velocity or position energy and force energy set corresponding to the gripping operation of the food. Food transfer system.
前記食品の品質について、複数段階の設定値を記憶する記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記個体情報取得手段の取得結果に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記設定値の中から、把持対象の前記食品の品質に対応する前記設定値を読み出し、当該設定値に基づいて、前記把持手段における動作を制御することを特徴とする請求項1に記載の食品移載システム。
A storage means for storing multiple stages of setting values for the quality of the food,
The control means reads the setting value corresponding to the quality of the food to be gripped from among the setting values stored in the storage means based on the acquisition result of the individual information acquisition means, and reads the setting value 2. The food transfer system according to claim 1 , wherein the operation of said gripping means is controlled based on the following.
前記把持手段は、把持している前記食品の重量を計測する重量計測部をさらに備え、
前記重量計測部は、前記把持手段が前記食品を把持して持ち上げる動作を行うための制御におけるパラメータに基づいて、前記食品の重量を算出し、
前記制御手段は、前記重量計測部が算出した前記食品の重量に基づいて、前記食品の重量を判定することを特徴とする請求項1または2に記載の食品移載システム。
The gripping means further comprises a weight measuring unit that measures the weight of the gripped food,
The weight measuring unit calculates the weight of the food based on parameters in the control for the gripping means to grip and lift the food,
3. The food transfer system according to claim 1, wherein the control means determines the weight of the food based on the weight of the food calculated by the weight measuring section.
前記制御手段は、前記個体情報取得手段の取得結果に基づいて、前記把持手段が前記食品を把持する際の接触位置を制御することを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の食品移載システム。 4. The control unit according to any one of claims 1 to 3 , wherein the control unit controls a contact position when the gripping unit grips the food based on the acquisition result of the individual information acquisition unit. food transfer system. 把持対象の食品に関して当該食品の品質を含む個体情報を取得する個体情報取得手段と、
前記個体情報に基づいて、把持対象の前記食品を把持する把持手段と、
前記把持手段における食品を把持する可動部材が開閉する範囲のいずれかの位置である、前記可動部材の開閉位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記把持手段における前記可動部材が開閉する範囲のいずれかの位置である前記可動部材の開閉位置と、当該開閉位置における前記食品に対する接触力とを対応付けて制御する制御手段と、
を備え
前記制御手段は、前記食品の把持動作に対応して設定された、制御エネルギーを速度または位置のエネルギーと力のエネルギーとに割り当てる変換を行うことにより、前記把持手段における動作を制御することを特徴とする食品把持装置。
individual information acquisition means for acquiring individual information about the food to be gripped, including the quality of the food;
grasping means for grasping the food to be grasped based on the individual information;
Position detection means for detecting an open/closed position of the movable member, which is one of the positions in the range of opening and closing of the movable member for gripping the food in the gripping means;
Based on the detection result of the position detection means, the open/close position of the movable member, which is one of the positions in the range in which the movable member opens and closes in the gripping means, is associated with the contact force with respect to the food at the open/close position. a control means for controlling the
with
The control means controls the operation of the gripping means by performing a conversion that assigns control energy to velocity or position energy and force energy set corresponding to the gripping operation of the food. A food gripping device.
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