JP7225021B2 - 骨付き肢肉の把持装置及び把持方法 - Google Patents

Description

本開示は、骨付き肢肉の把持装置及び把持方法に関する。

食肉用家畜屠体を解体する作業は人手で行うと重労働となるため、近年自動化が進められている。例えば、食肉用家畜屠体から分離されたうで肉、もも肉などの骨付き肢肉を解体する工程では、コンベアで搬送される骨付き肢肉を脱骨装置に投入する操作が必要であり、この作業を人手で行うと重労働となるため、最近ではロボットアーム（多軸多関節アーム）に設けられたクランプ具で骨付き肢肉を把持して持ち上げ、脱骨装置に投入することが提案されている。特許文献１には、Ｖ字形ガイドで骨付き肢肉をコンベア上の決められた位置に一時停止させ、ロボットアームで骨付き肢肉の肢首部を把持し、脱骨装置に投入する自動投入装置が開示されている。

再公表ＷＯ２００９／１３９０３１号公報

骨付き肢肉（以下「ワーク」とも言う。）は大きさや形状に個体差があるのに対し、特許文献１に開示された装置は、ワークの個体差が考慮されておらず、予め設定された同じ位置にロボットアームを動かすように構成されている。この場合、例えば、大きいワークを把持しようとすると、把持位置の肢首部が太すぎるため把持できず落下してしまう場合がある。落下したワークに対しては人手による投入作業が必要となる。また、クランプ具が正常でない位置でワークを把持し、脱骨装置に投入した場合、脱骨装置では、ワークが異常な位置及び角度で投入されたことを検知し、処理不可と判断して未処理のまま排出されるおそれがある。この場合も人手による投入作業が必要になる。異常投入が検出されなかった場合でも、ワークが適正な位置で把持されていない場合、ロボットアームで搬送中にあるいは脱骨処理中にワークが自重や切断刃の力を受けてクランプ位置から徐々に下降し、その結果、筋入れの前工程でＸ線撮像などで検出した骨の位置と筋入れ時の骨の位置とがずれてしまい、誤った箇所を筋入れしてしまうこともある。

本開示に係る一実施形態は、ワークをクランプ具などで把持する場合に、ワーク長の個体差を考慮して個々のワークに対して適正な把持位置で把持可能することを目的とする。

（１）一実施形態に係る骨付き肢肉の把持装置は、
骨付き肢肉の肢首部を把持するためのワーク把持部と、
前記肢首部の先端位置を検知する先端位置検出部と、
前記肢首部のうち前記先端位置より規定量Ａだけ前記骨付き肢肉の本体側の部位を把持位置とし、前記ワーク把持部が前記把持位置を把持するように前記ワーク把持部を制御する制御部と、
を備える。
本明細書において、「骨付き肢肉」とは、食肉用家畜屠体の前肢部又は後肢部であって、内側に骨部が存在し、該骨部の周囲に肉部が存在する骨付き肉を言う。

上記（１）の構成によれば、上記先端位置検出部でワーク毎に肢首部の先端位置を検出し、上記制御部で、ワーク把持部がワーク毎に検出した先端位置から規定量Ａだけ離れた肢首側の部位を把持するように制御しているので、ワーク長の個体差に対応して適切な把持位置を把持できる。その結果、ワークの落下や、後工程の脱骨装置における未処理排出や誤動作等を抑制できる。

（２）一実施形態では、前記（１）の構成において、
前記制御部は、前記規定量Ａと前記前記骨付き肢肉周囲の固定点に設定された基準点から前記先端位置までの長さとから前記把持位置を求めるように構成される。
上記（２）の構成によれば、上記基準点をワーク把持部の動作制御の基準点としたとき、把持位置の演算の基準点とワーク把持部の動作の基準点とが同一であるため、ワーク把持部を把持位置に動作させる制御機構を簡素化できる。

（３）一実施形態では、前記（２）の構成において、
前記制御部は、前記肢首部の先端から前記肢首部に形成された切れ込み位置までの長さについて過去に計測された複数の実測値の平均値μを求め、前記平均値μ＜前記規定量Ａを満たす前記肢首部を前記把持位置とするように構成される。
前処理で人手によりワーク把持部で把持させるために切れ込みが入れられる場合がある。この場合、予め肢首部の先端から切れ込み位置までの長さの実測値を蓄積しておき、その平均値μを求める。そして、平均値μ＜規定量Ａを満たす肢首部の部位を把持位置とする。これによって、ワーク把持部は、切れ込み位置よりワーク本体側の肢首部を把持できる。従って、ワークがワーク把持部によって吊り下げられたとき、ワークの自重によって把持部は自然に切れ込み位置に移動し、切れ込み位置で安定して把持できる。これによって、ワークの落下や脱骨装置における未処理排出や誤動作等を抑制できる。

（４）一実施形態では、前記（３）の構成において、
前記制御部は、前記複数の実測値の分布から標準偏差σを求め、（μ＋２σ）≦前記規定量Ａを満たす前記肢首部を前記把持位置とするように構成される。
肢首部の先端から肢首部に形成された切れ込み位置までの長さの実測値のばらつきが正規分布であると仮定すると、肢首部の先端から（μ＋２σ）までの領域に９７．７％を超える確率で切れ込み位置が存在する。上記（４）の構成によれば、肢首部の先端から（μ＋２σ）までの領域を含み、かつ（μ＋２σ）より本体側の部位を把持位置とすることで、把持位置は９７．７％以上の確率で切れ込み位置より上流側に存在することになる。この把持位置でワークがワーク把持部によって吊り下げられたとき、ワークの自重によって把持位置は自然に切れ込み側位置に移動し、ワークは安定して把持される。従って、ワークの落下や自動脱骨装置における未処理排出や誤動作を抑制できる。なお、把持位置が（μ＋２σ）からワーク本体側へ大きく移動すると、把持位置の肢首部が太くなり過ぎ、ワーク把持部がワークを掴み損ねるおそれがあるので、把持位置を（μ＋２σ）からワーク本体側へ大きく移動させないようにするのがよい。

（５）一実施形態では、前記（１）～（４）の何れかの構成において、
前記制御部は、複数の前記骨付き肢肉について、前記先端位置検出部で検出した前記先端位置の検出値のばらつきが閾値を超えたとき、前記複数の骨付き肢肉を複数のグループに分類し、前記複数のグループの各々において前記検出値のばらつきを前記閾値内にするワーク分類部を備え、
前記規定量Ａは、前記複数のグループの各々に設定された固有値である。
ワーク長の個体差が大きい骨付き肢肉の場合、ワーク長が短いワーク群で演算した把持位置をワーク長が長いワーク群に適用すると、適切な把持位置にならない場合がある。そこで、上記（５）の構成によれば、ワーク長の個体差が大きい骨付き肢肉の場合に、予めワーク長に応じてグループ分けし、各グループで固有の規定量Ａを設定し、グループ毎に固有の規定量Ａを用いて把持位置を設定することで、各グループで適正な把持位置を設定できる。

（６）一実施形態では、前記（５）の構成において、
前記制御部は、前記複数のグループの各々で演算した前記把持位置の近似直線を求め、該近似直線から前記複数のグループの各々の前記把持位置を求める。
上記（６）の構成によれば、上記近似直線から各グループの把持位置を求めることで、
各グループにおいて把持位置の設定精度を低下させることなく簡易に把持位置を求めることができる。

（７）一実施形態では、前記（１）～（６）の何れかの構成において、
前記先端位置検出部は、
前記骨付き肢肉を撮像するための撮像部と、
前記撮像部で撮像した前記骨付き肢肉の画像から前記肢首部の前記先端位置を求める画像処理部と、
を備える。
上記（７）の構成によれば、上記撮像部で撮像した骨付き肢肉の画像を上記画像処理部で画像処理することにより、肢首部の先端位置を求めることができ、求めた先端位置と規定量Ａとから把持位置を求めることができる。

（８）一実施形態では、前記（７）の構成において、
前記先端位置検出部による前記先端位置の検出時に、前記骨付き肢肉を照射する照明部を備える。
上記（８）の構成によれば、上記照明部によって骨付き肢肉を照らすことで、骨付き肢肉と骨付き肢肉の周囲との間に輝度差を付けることができる。これによって、撮像部により骨付き肢肉の鮮明な画像を得ることができるので、画像処理部で求める肢首部の先端位置の検出精度を向上できる。

（９）一実施形態では、前記（１）～（８）の何れかの構成において、
コンベア上に静置され、前記コンベアで搬送される骨付き肢肉を係止するガイド部材を備え、
前記ガイド部材は、前記コンベアの搬送面を下流側に向かって漸減し、下流側端部に前記肢首部のみが通過可能な隙間を有するガイド壁を形成し、
前記先端位置検出部は、前記ガイド部材に係止した前記骨付き肢肉の前記肢首部の前記先端位置を検知し、前記ワーク把持部は、前記ガイド部材に係止した前記骨付き肢肉の前記肢首部を把持するように構成される。
本明細書で、「下流側」とはコンベアの搬送方向下流側を意味し、「上流側」とはコンベアの搬送方向上流側を意味する。

コンベアで搬送されるワークは、骨付き肢肉の肢首部が上記ガイド壁に形成される隙間を通過した状態で骨付き肢肉の本体が該ガイド壁に係止する。先端位置検出部は、係止したワークの肢首部の先端位置を検出し、制御部で、ワーク把持部が該先端位置から規定量Ａだけ肢首側の部位を把持するように制御する。ガイド壁に形成される隙間を通過した肢首部の長さはワーク毎に異なるため、その先端位置はワーク毎に異なり、ワーク長と一義的に対応する。ワーク毎に異なる先端位置を求め、ワーク毎に求めた先端位置を基準にして把持位置を決めるので、ワーク毎に最適な把持位置を求めることができる。また、コンベアで搬送されてくる複数のワークを順々に効率良く把持して、次工程へ移送できる。

（１０）一実施形態では、前記（９）の構成において、
前記肢首部が前記隙間を通過したことを検出するセンサを備え、
前記制御部は、前記センサが前記肢首部が前記隙間を通過したことを検出した時から設定時間後に前記コンベアを停止するように構成される。
上記（１０）の構成によれば、肢首部がガイド部材に形成される隙間を通過した時から設定時間後にコンベアを停止するようにしたので、ワークが、該隙間を通過可能な肢首部の全部が該隙間を通過し、かつ肢首部以外の骨付き肢肉の本体が確実にガイド壁に接した状態のときコンベアを停止できる。これによって、ワークをガイド部材によって規定される検出位置に正確に位置決めできる。

（１１）一実施形態に係る骨付き肢肉の把持方法は、
骨付き肢肉の肢首部を把持するためのワーク把持部と、前記肢首部の先端位置を検知する先端位置検出部と、を備える骨付き肢肉の把持装置を用いた把持方法であって、
前記肢首部の前記先端位置を検出する先端位置検出ステップと、
前記肢首部のうち前記先端位置より規定量Ａだけ本体側の部位を把持位置とする把持位置設定ステップと、
前記ワーク把持部が前記把持位置を把持するワーク把持ステップと、
を備える。
上記（１１）の方法によれば、個々のワークの肢首部の先端位置を検出し、検出した先端位置から規定量Ａだけ本体側の部位を把持位置とするので、ワーク長の個体差に対応して最適な把持位置を決めることができる。その結果、ワークの落下や脱骨装置に投入した後の未処理排出や誤動作等を抑制できる。

（１２）一実施形態では、前記（１１）の方法において、
前記先端位置検出ステップで検出した前記先端位置の検出値のばらつきが閾値を超えたとき、前記骨付き肢肉を複数のグループに分類し、前記複数のグループの各々において前記検出値のばらつきを前記閾値内にするワーク分類ステップを備え、
前記複数のグループの各々において前記規定量Ａは固有値を有し、
前記把持位置設定ステップにおいて、前記複数のグループの各々において固有の前記規定量Ａを用いて前記把持位置を設定する。
上記（１２）の方法によれば、ワーク長の個体差が大きい骨付き肢肉の場合、即ち、先端位置検出ステップで検出した先端位置の検出値のばらつきが閾値を超えたとき、予めワーク長に応じてグループ分けし、各グループ内で検出値のばらつきを上記閾値内とする。そして、各グループで固有の規定量Ａを設定し、グループ毎に固有の規定量Ａを用いて把持位置を設定することで、各グループで適正な把持位置を設定できる。

（１３）一実施形態では、前記（１１）又は（１２）の方法において、
コンベア上に静置され、前記コンベアで搬送される骨付き肢肉を係止するガイド部材を備え、
前記ガイド部材は、前記コンベアの搬送面を下流側に向かって漸減し、下流側端部に前記肢首部のみが通過可能な隙間を有するガイド壁を形成し、
前記先端位置検出ステップは、前記ガイド部材に係止した前記骨付き肢肉の前記肢首部の前記先端位置を検知し、
前記ワーク把持ステップは、前記ガイド部材に係止した前記骨付き肢肉の前記肢首部を把持する。

上記（１３）の方法によれば、ガイド壁に形成される隙間を通過した肢首部の長さはワーク毎に異なるため、その先端位置はワーク毎に異なり、ワーク長と一義的に対応する。ワーク毎に異なる先端位置を求め、ワーク毎に求めた先端位置を基準にして把持位置を決めるので、ワーク毎に最適な把持位置を求めることができる。また、上記ガイド壁に係止したワークに対して、肢首部先端位置の検出、把持位置の特定及びワーク把持部による把持動作を行うので、コンベアで搬送されてくる複数のワークを順々に効率良く把持して、次工程へ移送できる。

幾つかの実施形態によれば、ワーク長の個体差に対応して個々のワークの適正な把持位置を選択するので、ワークの落下や、脱骨工程などの後工程で把持位置が不適当であったがために起こる未処理排出や誤動作等を抑制できる。

一実施形態に係る把持装置の平面視概略図である。 一実施形態に係る把持装置のブロック線図である。 肢首部を含むワークの平面視概略図である。 一実施形態に係るワーク把持部の正面視概略図である。 一実施形態に係る切込み長さＬｃの実測値のヒストグラムである。 一実施形態に係る把持位置演算方法を示す表である。 一実施形態に係る把持位置演算方法を示すグラフである。 一実施形態に係る把持位置演算方法を示すグラフである。 一実施形態に係る把持位置演算方法を示すグラフである。 比較例としての把持位置演算方法を示すグラフである。 一実施形態に係る把持方法を示す工程図である。 一実施形態に係るワークの落下率を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、一実施形態に係る骨付き肢肉の把持装置を示す平面視概略図である。図１に示すように、把持装置１０は、ワークＷの肢首部ｆを把持するためのワーク把持部１６と、肢首部ｆの先端位置を検知するための先端位置検出部２２と、を備える。
図２は、把持装置１０の制御系を示す。制御部３０は、先端位置検出部２２で検出された肢首部ｆの先端位置からワーク把持部１６による肢首部ｆの把持位置を決定する。即ち、図３に示すように、制御部３０では、先端位置より規定量ＡだけワークＷの本体側の部位を把持位置とし、ワーク把持部１６が決められた把持位置を把持するようにワーク把持部１６を制御する。このように、ワークＷ毎に肢首部ｆの先端位置を検出し、この検出値に応じてワークＷ毎に適切な把持位置を決めているので、ワークＷの落下やワーク把持部１６でワークＷが投入される後工程の脱骨装置などにおける未処理排出や誤動作等を抑制できる。

一実施形態では、ワーク把持部１６は、図４に示すように、基台１７に取り付けられた多軸多関節アーム２０の先端にクランプ具１８が取り付けられて構成される。多軸多関節アーム２０が到達可能な範囲でクランプ具１８は任意の位置に移動可能であり、従って、ワーク把持部１６の周囲の任意の位置にあるワークＷを把持でき、かつ任意の位置にある投入部にワークＷを移送できる。例えば、脱骨装置（不図示）にワークＷを投入するコンベア１０２に設けられたハンガ１０４にワークＷを吊下する。脱骨装置は、例えば、投入されたワークＷをほぼ自動的に解体処理して骨部と肉部とを分離可能な自動脱骨装置で構成される。

一実施形態では、図３に示すように、ワークＷの周囲にある固定点を選択し、該固定点に基準線Ｌｂ（基準点）を設定する。制御部３０は、規定量Ａと基準線Ｌｂから肢首部ｆの先端位置までの長さＬｗ（以下「ワーク長Ｌｗ」とも言う。）とから肢首部ｆの適正な把持位置を求める。ワーク長Ｌｗは骨付きワーク長（肢肉全体の長さ）と一義的に対応する値と言える。これによって、把持位置をワーク長Ｌｗと規定量Ａとから求めることができる。さらに、基準線Ｌｂをワーク把持部１６の動作制御の基準点とすれば、目標とする把持位置を求めるための基準点とワーク把持部１６の動作の基準点とが同一であるため、ワーク把持部１６を目標とする把持位置に動作させる制御機構を簡素化できる。

一実施形態では、図２に示すように、制御部３０は把持位置演算部３２を内蔵している。把持位置演算部３２は、先端位置検出部２２で検出された肢首部ｆの先端位置からワーク長Ｌｗを演算し、演算したワーク長Ｌｗと規定量Ａとから目標把持位置を演算する。基準線Ｌｂとして設定が容易で把持位置演算部３２で把持位置の演算がしやすい地点を選択することで、把持位置演算部３２での把持位置の演算が容易になる。

一実施形態では、図１に示すように、ワーク把持部１６はコンベア１００で搬送されているワークＷが把持対象となる。図中、矢印はコンベア１００の搬送方向を示す。この実施形態では、コンベア１００上にガイド部材１２が静置（固定配置）される。ガイド部材１２は、コンベア１００の搬送面を搬送方向下流側に向かって漸減し、下流側端部１４に肢首部ｆのみが通過可能な隙間ｓを有するガイド壁１２ａ及び１２ｂを形成している。コンベア１００を矢印方向に搬送されるワークＷは、肢首部ｆがガイド壁１２ａ及び１２ｂに形成される隙間ｓを通過した後、ワーク本体側がガイド壁１２ａ及び１２ｂに係止する。先端位置検出部２２は、係止したワークＷの肢首部ｆの先端位置を検出し、制御部３０は、ワーク把持部１６が該先端位置から規定量Ａだけワーク本体側の肢首部ｆを把持するように制御する。

この実施形態によれば、ガイド壁１２ａ及び１２ｂ間に形成される隙間ｓを通過した肢首部ｆの長さはワーク毎に異なるため、その先端位置はワーク毎に異なる。ワーク毎に異なる先端位置を求め、ワーク毎に求めた先端位置を基準にして把持位置を決めるので、ワーク毎に最適な把持位置を求めることができる。また、コンベア１００で搬送されてくる複数のワークＷを順々に効率良く適正把持位置で把持して、脱骨装置などへ移送できる。

この実施形態では、肢首部ｆが隙間ｓを通過することで、下流側端部１４の下流側で肢首部ｆは長手方向がコンベア１００の搬送方向に沿うように配置される。肢首部ｆを隙間ｓから通過させるために、ガイド部材１２の上流側で、肢首部ｆをワーク本体側より下流側に位置するように配置する。これによって、ワーク本体側が隙間ｓを塞ぐ前に肢首部ｆが先に通過できる。また、この実施形態では、ワーク長Ｌｗは搬送方向長さを表し、基準線Ｌｂはコンベア１００（例えば、ガイド壁１２ａ及び１２ｂ）の固定点に設定することができる。例えば、基準線Ｌｂとして、下流側端部１４から上流側に向かって一定の距離を有する点、又はコンベア１００の下流側端部１００ａから上流側へ向かってある距離を有する点を選定する。

さらに、一実施形態では、図１に示すように、ガイド部材１２は、コンベア１００の搬送面を搬送方向下流側に向かって漸減するＶ字形ガイド壁１２ａ及び１２ｂを形成する。隙間ｓはコンベア１００の幅方向中央部に形成され、そのため、隙間ｓを通過した肢首部ｆはコンベア１００の幅方向中央部で全長が搬送方向に沿って配置される。一実施形態では、Ｖ字形ガイド壁１２ａ及び１２ｂは、図示のように夫々直線状のガイド面を有する棒状体で構成される。これによって、ワークＷは該ガイド面に沿ってスムーズに下流側へ案内される。

一実施形態では、図１に示すように、先端位置検出部２２は、ワークＷを撮像するための撮像部２４と、撮像部２４で撮像したワークＷの画像から肢首部ｆの先端位置を求める画像処理部２６（図２参照）と、を備える。撮像部２４は例えばＣＣＤカメラなどで構成される。撮像部２４で撮像したワークＷの画像を画像処理部２６で画像処理し、肢首部ｆの先端位置を示す画素を特定することで、肢首部ｆの先端位置を求めることができる。この先端位置と規定量Ａとから目標とする把持位置を求めることができる。従って、基準線Ｌｂを基準としたワーク長Ｌｗを求める必要がない。

一実施形態では、図１に示すように、ワークＷを照射するための照明部４０を備える。照明部４０は例えばＬＥＤライトなどで構成される。肢首部ｆの先端位置検出時に、照明部４０でワークＷに光を照射することで、ワークＷとワークＷの周囲との間に輝度差を付けることができる。これによって、撮像部２４によりワークＷの鮮明な画像を得ることができるので、画像処理部２６で求める肢首部ｆの先端位置の精度を向上できる。

一実施形態では、図１に示すように、肢首部ｆが隙間ｓを通過したことを検出するセンサ４２を備える。センサ４２は例えば光電センサなどで構成される。センサ４２が肢首部ｆが隙間ｓを通過したことを検出した時、制御部３０は照明部４０を作動させて肢首部ｆを含むワークＷを照射すると共に、撮像部２４を作動させて肢首部ｆを含むワークＷを撮像させる。これによって、撮像動作を自動化できる。

一実施形態では、図２に示すように、画像処理部２６はパソコン（ＰＣ）５０に内蔵され、把持位置演算部３２はプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５２に内蔵される。また、センサ４２のワーク検出信号は、ＰＬＣ５２に内蔵された撮像指令部３４及びＰＣ５０に内蔵した撮像指令部２８を介して撮像部２４に伝達され、撮像部２４を作動させる。また、把持位置演算部３２は、把持指令信号をワーク把持部１６に送る。

一実施形態では、制御部３０は、センサ４２が肢首部ｆが隙間ｓを通過したことを検知した後、設定時間後にコンベア１００を停止するように構成される。これによって、ワークＷが隙間ｓを通過可能な肢首部ｆの全長が隙間ｓを通過し、かつ肢首部ｆ以外のワーク本体が確実にＶ字形ガイド壁１２ａ及び１２ｂに接した状態のとき、コンベア１００を停止できる。これによって、ワークＷをＶ字形ガイド壁１２ａ及び１２ｂによって規定される検出位置に正確に位置決めできる。
一実施形態では、センサ４２のワーク検出信号は、撮像指令部３４を介してタイマ３５に伝達され、タイマ３５は該ワーク検出信号をセンサ４２のワーク検出時から設定時間後にコンベア駆動部１０１に伝達してコンベア１００を停止させる。

一実施形態では、図３に示すように、前処理で人手によりクランプ具１８で把持させるために肢首部ｆに切れ込みＣが入れられる。切れ込みＣを把持位置とすることでクランプ具１８がワークＷを安定把持できる。切れ込みＣは例えばアキレス腱などに形成される。制御部３０は、肢首部ｆの先端から切れ込み位置までの長さ（切込み長さ）Ｌｃについて過去に計測された複数の実測値をメモリ３３に蓄積しておく。そして、把持位置演算部３２でメモリ３３に蓄積した実測値の平均値μを求め、平均値μ＜規定量Ａを満たす肢首部ｆの把持位置とする。これによって、ワーク把持部１６は、切れ込み位置よりワーク本体側の肢首部ｆを把持できる。従って、ワークＷがワーク把持部１６によって吊り下げられたとき、ワークＷの自重によって把持位置は自然に切れ込み位置に移動し、クランプ具１８が切れ込みＣに挿入されるので、ワークＷを安定して把持できる。これによって、ワークＷの落下や後工程の脱骨装置などにおける未処理排出や誤動作等を抑制できる。

図５は、ワークＷとしてワーク長Ｌｗが２８０ｍｍ未満の豚もも肉を用い、横軸に切込み長さＬｃを取り、縦軸にワークＷの実測数を取り、切込み長さＬｃの実測値をプロットしたヒストグラムを示す。このヒストグラムでは平均値μは７７．９ｍｍである。図５から、切込み長さＬｃの実測値は正規分布に近い分布となることがわかる。図５において、平均値μ＜規定量Ａを満たす肢首部ｆの把持位置は領域Ｒ_１となる。

一実施形態では、把持位置演算部３２は、これら複数の実測値の分布から標準偏差σを求め、（μ＋２σ）≦規定量Ａを満たす肢首部ｆの部位（図５中の領域Ｒ_２）を把持位置とする。この実測値のばらつきが正規分布であると仮定すると、肢首部ｆの先端から（μ＋２σ）までの領域に９７．７％を超える確率で切れ込み位置が存在する。従って、肢首部ｆの先端から（μ＋２σ）を含み、かつ（μ＋２σ）よりワーク本体側の部位を把持位置とすることで、把持位置は９７．７％以上の確率で切れ込み位置よりワーク本体側に存在することになる。この把持位置でワークＷがワーク把持部１６によって吊り下げられたとき、ワークＷの自重によってクランプ具１８の把持位置は自然に切れ込み位置に移動し、ワークＷは切れ込みで安定して把持される。従って、ワークＷの落下や後工程の脱骨装置などにおける未処理排出や誤動作等を抑制できる。なお、把持位置が（μ＋２σ）からワーク本体側へ大きくズレると、肢首部ｆが太くなり過ぎ、クランプ具１８が肢首部ｆを掴み損ねるおそれがあるので、把持位置は（μ＋２σ）よりワーク本体側においては（μ＋２σ）の近くとするのがよい。

豚もも肉のように、把持対象となる複数のワークＷ間でワーク長Ｌｗの差が大きい場合、ワーク長Ｌｗが短いワーク群で演算した把持位置をワーク長Ｌｗが長いワーク群に適用すると、適切な把持位置にならない場合がある。そこで、一実施形態では、図２に示すように、制御部３０はワーク分類部３６を備え、ワーク分類部３６で、複数のワークＷについて先端位置検出部２２で検出した先端位置の検出値のばらつきが閾値を超えたとき、複数のワークＷを複数のグループに分類し、複数のグループの各々において先端位置の検出値のばらつきを閾値内にする。この実施形態では、規定量Ａは、各グループで固有に設定された固有値であり、グループ毎に固有の規定量Ａを用いて把持位置を設定する。これによって、ワーク長Ｌｗの個体差が大きい場合でも、各グループで適正な把持位置を設定できる。

なお、図３において、ワーク分類部３６には、ワークＷをワーク長Ｌｗに応じて分けるときのワーク長Ｌｗの各グループの境界値となる閾値が入力される。該閾値は把持対象となるワークＷの種類に応じて適宜に設定できる。把持位置演算部３２には、目標把持位置の領域Ｒ_１、Ｒ_２等を調整するための調整値が入力される。

図６の表は、ワークＷとして豚もも肉を用いて行った実験例を示す。ワークＷをワーク長Ｌｗの実測値に応じて５つのグループに分け、各グループＧ_１～Ｇ_５の切込み長さＬｃの平均値μ及び標準偏差σ、及び各グループの（μ＋２σ）を求めた結果を示す。図７は、図６に示す実測値において、（μ＋２σ）を把持位置としたときのワーク長Ｌｗと該把持位置との関係を示す。各グループごとに把持位置を棒グラフで示しており、各グループのワーク長Ｌｗの範囲では同じ値をとるようにする。即ち各グループでは棒ブラフの上端が一律の同じ把持位置（規定量Ａ）となる。

一実施形態では、図８に示すように、把持位置演算部３２は、複数のグループの各々で演算した把持位置（規定量Ａ）の近似直線Ｌａｓを求め、この近似直線Ｌａｓから個々のワークＷの把持位置を求める。このように、近似直線Ｌａｓから個々のワークＷの把持位置を求めることで、把持位置の演算値の精度を低下させることなく、簡易に把持位置を求めることができる。

この実施形態では、各グループのワーク長Ｌｗの最大値を通るように近似直線Ｌａｓを設定する。図１０は、比較例として、各グループのワーク長Ｌｗの平均値を通るように近似直線Ｌａｓを設定した場合を示す。この比較例では、平均値よりワーク長Ｌｗが長い側は、肢首部ｆの太い箇所を把持し、平均値よりワーク長Ｌｗより短い側は肢首部ｆの先端側を把持することになる。図８に示す実施形態では、各グループのワーク長Ｌｗの最大値を通るように近似直線Ｌａｓを設定することで、肢首部ｆの切れ込みＣより先端側を把持することよりも、肢首部ｆの太い箇所を把持することを防ぐことを優先し、これによって、ワークＷの落下を防いでいる。

図８に示す実施形態のように、規定量Ａの近似直線Ｌａｓにより把持位置を求めた場合、両端のグループＧ_１及びＧ_５でワーク長Ｌｗが過剰に短いか又は長い場合に、規定量Ａとの誤差が増えることがある。そこで、図９に示す実施形態では、両端のグループＧ_１及びＧ_５に関しては定数（棒グラフ上端の一律の把持位置。太い実線Ｘ、Ｙで示す。）を設定し、近似直線Ｌａｓ又は該定数のどちらかを選択するか、あるいは近似直線Ｌａｓと該定数の組み合わせによって把持位置を求める。これによって、両端のグループＧ_１及びＧ_５においてワーク長Ｌｗが過剰に短いか又は長い場合であっても、適正な把持位置を求めることができる。

図１１は、一実施形態に係るワークＷの把持方法を示す工程図である。図１１に示すように、複数のワークＷの肢首部ｆの先端位置を検出する（先端位置検出ステップＳ１０）。先端位置検出ステップＳ１０で検出した先端位置の検出値のばらつきが閾値を超えないとき、ワーク分類ステップＳ１２を省略し、検出した先端位置より規定量Ａだけワーク本体側の部位を把持位置とする（把持位置設定ステップＳ１４）。そして、ワーク把持部１６を操作し、把持位置設定ステップＳ１４で設定した肢首部ｆの把持位置を把持させる（ワーク把持ステップＳ１６）。
上記方法によれば、個々のワークＷのワーク長Ｌｗの個体差に対応して適正な把持位置を選択するので、ワークＷの落下や後工程の脱骨装置などに投入した後の未処理排出や誤動作等を抑制できる。

複数のワークＷ間で、先端位置検出ステップＳ１０で検出した先端位置の検出値のばらつきが閾値を超えたとき、ワークＷを複数のグループに分類し、複数のグループの各々において先端位置の検出値のばらつきを閾値内にする（ワーク分類ステップＳ１２）。ワーク分類ステップＳ１２を行った場合、各グループにおいて規定量Ａは固有値を有し、後工程の把持位置設定ステップＳ１４において、各グループで固有の規定量Ａを用いて目標把持位置を設定する。このように、ワーク長Ｌｗの個体差が大きい場合に、グループ毎に固有の規定量Ａを用いて把持位置を設定することで、各グループで適正な把持位置を設定できる。

図１に示すように、コンベア１００で搬送される複数のワークＷを順々に把持し、脱骨装置などに投入する実施形態では、コンベア１００上に固定して配置されたガイド部材１２を用いる。搬送されてくるワークＷをガイド部材１２の隙間ｓから肢首部ｆのみ通過させ、ワーク本体側をガイド部材１２に係止させ、ワークＷをコンベア１００上で一時停止させる。この状態で、上記各ステップＳ１０～Ｓ１６を行う。これによって、コンベア１００で搬送されてくる複数のワークＷをワーク把持部１６で順々に効率良く把持して、次工程を行う脱骨装置などへ移送できる。

この実施形態によれば、ワークＷ、特に肢首部ｆを肢首部ｆの先端位置の検出に都合が良い姿勢に位置決めできる。また、ガイド壁１２ａ及び１２ｂ間に形成される隙間ｓを通過した肢首部ｆの長さはワーク毎に異なるため、その先端位置はワーク毎に異なり、ワークＷと一義的に対応する。ワーク毎に異なる先端位置を求め、ワーク毎に求めた先端位置を基準にして把持位置を決めるので、ワーク毎に最適な把持位置を求めることができる。

一実施形態では、ワークＷがガイド部材１２に係止した後、一定のタイムラグを置いてコンベア１００を停止させる。これによって、ワークＷをガイド部材１２によって規定される停止位置に正確に停止させることができる。従って、後工程の肢首部ｆの先端位置検出が容易になると共に、誤検出を抑制できる。

図１２は、ワークＷを脱骨装置に投入する前工程において、上記実施形態により、ワークＷとしてコンベア１００上を搬送されてくる複数の豚もも肉を把持する実験を行った結果を示す。前半は、個々のワークＷ毎に把持位置を変えず、把持位置が固定された従来の把持方法で行い、後半は、図７に示すように、ワークＷの個体差に応じてワークＷを複数のグループに分類してグループの各々に対応して規定量Ａを設定した本実施形態による把持方法を行った結果である。図１２に示すように、前半の従来の把持位置固定で行った場合にはワーク把持部１６でワークＷを把持できなかった落下率平均は１．２％であった。本実施形態による把持方法では落下率平均を０．３％まで減少させることができ、７５％の改善を達成できた。

幾つかの実施形態によれば、ワークをクランプ具などの把持具を用いて把持する場合に、ワーク長の個体差を考慮してワーク毎に適正な把持位置となるように調整するため、ワークの落下や、脱骨工程などの後工程で把持位置が不適当であったがために起こる未処理排出や誤動作等を抑制できる。

１０ 把持装置
１２ ガイド部材
１２ａ、１２ｂ Ｖ字形ガイド壁
１４ 下流側端部
１６ ワーク把持部
１７ 基台
１８ クランプ具
２０ 多軸多関節アーム
２２ ワーク長検出部
２４ 撮像部
２６ 画像処理部
２８、３４ 撮像指令部
３０ 制御部
３２ 把持位置演算部
３６ ワーク分類部
４０ 照明部
４２ センサ
５０ パソコン
５２ ＰＬＣ
１００、１０２ コンベア
１００ａ 下流側端部
１０１ コンベア駆動部
１０４ ハンガ
Ａ 規定量
Ｃ 切れ込み
Ｌａｓ 近似直線
Ｌｂ 基準線（基準点）
Ｌｃ 切込み長さ
Ｌｗ ワーク長
Ｗ ワーク
ｆ 肢首部
ｓ 隙間

Claims (13)

1. 骨付き肢肉の肢首部を把持するためのワーク把持部と、
   前記肢首部の先端位置を検知する先端位置検出部と、
   前記肢首部のうち前記先端位置より規定量Ａだけ前記骨付き肢肉の本体側の部位を把持位置とし、前記ワーク把持部が前記把持位置を把持するように前記ワーク把持部を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする骨付き肢肉の把持装置。
2. 前記制御部は、前記規定量Ａと前記骨付き肢肉周囲の固定点に設定された基準点から前記先端位置までの搬送方向長さとから前記把持位置を求めるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の骨付き肢肉の把持装置。
3. 前記制御部は、前記肢首部の先端から前記肢首部に形成された切れ込み位置までの長さについて過去に計測された複数の実測値の平均値μを求め、前記平均値μ＜前記規定量Ａを満たす前記肢首部を前記把持位置とするように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の骨付き肢肉の把持装置。
4. 前記制御部は、前記複数の実測値の分布から標準偏差σを求め、（μ＋２σ）≦前記規定量Ａを満たす前記肢首部を前記把持位置とするように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の骨付き肢肉の把持装置。
5. 前記制御部は、複数の前記骨付き肢肉について、前記先端位置検出部で検出した前記先端位置の検出値のばらつきが閾値を超えたとき、前記複数の骨付き肢肉を複数のグループに分類し、前記複数のグループの各々において前記検出値のばらつきを前記閾値内にするワーク分類部を備え、
   前記規定量Ａは、前記複数のグループの各々に設定された固有値であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の骨付き肢肉の把持装置。
6. 前記制御部は、前記複数のグループの各々で演算した前記把持位置の近似直線を求め、該近似直線から前記複数のグループの各々の前記把持位置を求めることを特徴とする請求項５に記載の骨付き肢肉の把持装置。
7. 前記先端位置検出部は、
   前記骨付き肢肉を撮像するための撮像部と、
   前記撮像部で撮像した前記骨付き肢肉の画像から前記肢首部の前記先端位置を求める画像処理部と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の骨付き肢肉の把持装置。
8. 前記先端位置検出部による前記先端位置の検出時に、前記骨付き肢肉を照射する照明部を備えることを特徴とする請求項７に記載の骨付き肢肉の把持装置。
9. コンベア上に静置され、前記コンベアで搬送される骨付き肢肉を係止するガイド部材を備え、
   前記ガイド部材は、前記コンベアの搬送面を下流側に向かって漸減し、下流側端部に前記肢首部のみが通過可能な隙間を有するガイド壁を形成し、
   前記先端位置検出部は、前記ガイド部材に係止した前記骨付き肢肉の前記肢首部の前記先端位置を検知し、前記ワーク把持部は、前記ガイド部材に係止した前記骨付き肢肉の前記肢首部を把持するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の骨付き肢肉の把持装置。
10. 前記肢首部が前記隙間を通過したことを検出するセンサを備え、
    前記制御部は、前記センサが前記肢首部が前記隙間を通過したことを検出した時から設定時間後に前記コンベアを停止するように構成されたことを特徴とする請求項９に記載の骨付き肢肉の把持装置。
11. 骨付き肢肉の肢首部を把持するためのワーク把持部と、前記肢首部の先端位置を検知する先端位置検出部と、を備える骨付き肢肉の把持装置を用いた把持方法であって、
    前記肢首部の前記先端位置を検出する先端位置検出ステップと、
    前記肢首部のうち前記先端位置より規定量Ａだけ本体側の部位を把持位置とする把持位置設定ステップと、
    前記ワーク把持部が前記把持位置を把持するワーク把持ステップと、
    を備えることを特徴とする骨付き肢肉の把持方法。
12. 複数の前記骨付き肢肉について、前記先端位置検出ステップで検出した前記先端位置の検出値のばらつきが閾値を超えたとき、前記複数の骨付き肢肉を複数のグループに分類し、前記複数のグループの各々において前記検出値のばらつきを前記閾値内にするワーク分類ステップを備え、
    前記複数のグループの各々において前記規定量Ａは固有値を有し、
    前記把持位置設定ステップにおいて、前記複数のグループの各々において固有の前記規定量Ａを用いて前記把持位置を設定することを特徴とする請求項１１に記載の骨付き肢肉の把持方法。
13. コンベア上に静置され、前記コンベアで搬送される骨付き肢肉を係止するガイド部材を備え、
    前記ガイド部材は、前記コンベアの搬送面を下流側に向かって漸減し、下流側端部に前記肢首部のみが通過可能な隙間を有するガイド壁を形成し、
    前記先端位置検出ステップは、前記ガイド部材に係止した前記骨付き肢肉の前記肢首部の前記先端位置を検知し、
    前記ワーク把持ステップは、前記ガイド部材に係止した前記骨付き肢肉の前記肢首部を把持することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の骨付き肢肉の把持方法。

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