JP7418059B1 - 処理システム、及び移送機構 - Google Patents

Abstract

【課題】設置面積を必要以上に拡大させない。【解決手段】把持システム１は、多関節ロボット３０と、対象物を移送させる移送機構２１と、多関節ロボット３０及び移送機構２１の動作を制御する制御装置４０と、を備える。制御装置４０は、移送機構２１により、ベルトコンベア２の搬送面で搬送中の対象物を、搬送中の位置よりも多関節ロボット３０に近い位置である処理位置に対して移送する第１移送動作と、多関節ロボット３０により、処理位置で対象物に対して処理をする処理動作と、移送機構２１により、処理された対象物を搬送面に再度移送することで、該対象物をベルトコンベア２に再度搬送させる第２移送動作と、を多関節ロボット３０及び移送機構２１に実行させる。【選択図】図６

Description

本発明は、処理システム、及び移送機構に関する。

近年、把持機能を備えたロボットにより、様々な作業が行われている。例えば、惣菜の盛り付け作業をロボットが行う場合、バット等の収容部に蓄えられた具材をロボットが所定量把持し、惣菜の容器に解放（リリース）することで盛り付け（プレース）作業が実現される。
このような、盛り付けを行うロボットに関する技術は、例えば、特許文献１や非特許文献１に開示されている。

特開２０２１－３０４０７号公報

日経ＢＰ著、「日経Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ２０２２年８月号（第８５号）」日経ＢＰ出版、２０２２年７月１０日、第１４～２０頁

特許文献１に記載されているような一般的な技術では、ベルトコンベアで搬送中の容器に対し、ベルトコンベア上で直接盛り付け作業を行う。このような構成とした場合、盛り付けのために具材を解放した際に、ベルトコンベア上に具材を落下させてしまうおそれがある。
これに対し、非特許文献１の記載の技術では、ロボットの周辺に容器の供給機を配置し、この供給機が供給した容器に盛りつけた後に、この容器をベルトコンベアに送り出す。このような構成であれば、解放に伴うベルトコンベアへの具材の落下を防止することができる。また、ロボットの近傍にて盛り付けを行うことから、アームを伸ばして遠方で盛り付けを行う場合と比べて、より精度の高い動きが実現でき、適切な盛り付けを実現できる。

しかしながら、この非特許文献１の構成とした場合、ロボットの周辺に、供給機を配置する場所や、供給する容器をストックする場所を用意する必要があり、設置面積が拡大してしまう。特に、１つのベルトコンベアに対して、複数のロボットを配置するような場合には、複数のロボットそれぞれに対応して、複数の供給機等が必要となるので、この問題は、より顕著となる。

また、この課題は、対象物が食材である場合に限られるものではなく、工業分野等の、ロボットによる把持や解放を行う様々な分野全般に共通するものである。
すなわち、従来の技術では、設置面積を必要以上に拡大させることなく、具材を適切に盛り付けることについて、未だ改善の余地があった。

本発明の課題は、設置面積を必要以上に拡大させないことである。

上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係る処理システムは、
ロボットと、対象物を移送させる移送機構と、前記ロボット及び前記移送機構の動作を制御する制御装置と、を備えた処理システムであって、
前記制御装置は、
前記移送機構により、搬送装置の搬送面で搬送中の前記対象物を、前記搬送中の位置よりも前記ロボットに近い位置である処理位置に対して移送する第１移送動作と、
前記ロボットにより、前記処理位置で前記対象物に対して処理を する処理動作と、
前記移送機構により、処理された前記対象物を前記搬送面に再度移送することで、該対象物を前記搬送装置に再度搬送させる第２移送動作と、
を前記ロボット及び前記移送機構に実行させることを特徴とする。

本発明によれば、設置面積を必要以上に拡大させないことができる。

本発明に係る把持システム１の構成を模式的に示す模式図である。 ハンド３１の先端に設置される把持部材３１ａの形状例を示す模式図である。 把持動作等の動作を実行する場合の、収容空間１０Ａ、ハンド３１、把持部材３１ａ、ロボットアーム３２、及び具材の位置関係について示す図である。 一対の把持部材３１ａの開閉について示す図である。 制御装置４０のハードウェア構成を示す模式図である。 制御装置４０の機能的構成を示すブロック図である。 多関節ロボット３０による把持動作の一例を示す模式図である。 第１実施形態における移送位置Ｐ１及び解放位置Ｐ２の近傍を拡大して示す斜視図である。 第１実施形態における移送位置Ｐ１及び解放位置Ｐ２の近傍を拡大して示す斜視図である。 移送機構２１が駆動するための構成を示す図である。 把持システム１が実行する具材盛り付け処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態における移送位置Ｐ１及び解放位置Ｐ２の近傍を示す模式図である。 第２実施形態を鉛直上方から俯瞰した図である。 第３実施形態における移送位置Ｐ１及び解放位置Ｐ２の近傍を示す模式図である。 第３実施形態を鉛直上方から俯瞰した図である。 接続部材２７の形状例を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
［実施形態］
［構成］
図１は、本発明に係る把持システム１の構成を模式的に示す模式図である。
以下では、第１の実施形態～第３実施形態について、それぞれ詳細に説明するが、図１～図４を参照して説明する全体的な構成、図５及び図６を参照して説明する制御装置４０のハードウェア及び機能的構成、及び図７を参照して説明する具材の把持の方法については、各実施形態で共通する。

ここで、各実施形態における把持システム１は、材料を盛り付けるシステムに本発明を適用することを想定したものである。以下の説明においては、把持システム１が、対象物として惣菜等の具材を把持し、この具材を個別の惣菜の容器に盛り付ける場合を例に挙げて説明する。なお、この個別の惣菜の容器への盛りつけは例示に過ぎず、他にも、例えば、複数の惣菜のそれぞれを、弁当の容器の対応する領域に個別に盛り付ける用途等に各実施形態を適用することも可能である。また、以下の説明において、盛り付けられる具材の量として、重量を例に挙げて説明するが、本発明は、重量以外であっても、体積、かさ、質量等、各種呼称の物理量を対象に適用することが可能である。

図１に示すように、把持システム１は、具材収容部１０と、多関節ロボット３０と、制御装置４０と、遮蔽部５０と、容器検出センサ６１と、具材検出センサ６２と、を備えている。制御装置４０と、多関節ロボット３０、容器検出センサ６１、及び具材検出センサ６２とは、有線又は無線によって通信接続されており、相互に通信可能となっている。
なお、把持システム１は、さらに、実施形態毎に、移送機構２１，２２，２３をそれぞれ備えるが、これらの配置位置は各実施形態によってそれぞれ異なるので、図１においては、移送機構２１，２２，２３の図示を省略する。

さらに、把持システム１に隣接して、総菜の容器を上流から下流に向かって自動的に運搬するベルトコンベア２が設置されている。ベルトコンベア２は、容器を運搬するための搬送面を有しており、容器はこの搬送面に載置された状態で搬送される。
また、このベルトコンベア２には、容器の進行方向（すなわち、ベルトコンベア２の下流）を前方向とした場合における左右の方向に、案内部材２Ａが設置されている。案内部材２Ａは、進行方向に向かってその左右幅が狭まっていくテーパ状の形状をしており、容器を所定の位置に案内できる構造となっている。食品が盛り付けられた容器は、案内部材２Ａよりも上流においてベルトコンベア２の様々な位置（例えば、左右方向における異なる位置）にて運搬されているが、この案内部材２Ａにより案内されることで、ここに到着した容器を移送先に移送する位置である移送位置Ｐ１に搬送される。

なお、各実施形態において、把持システム１のさらなる上流にて容器をベルトコンベア２の搬送面に供給する作業は、人手によって行われてもよいし、容器の供給装置によって行われてもよい。

具材収容部１０は、把持システム１において盛り付けられる惣菜等の具材を収容する収容空間１０Ａを備えている。この収容空間１０Ａは、例えば、具材収容部１０自体により構成されてもよいし、具材収容部１０に設置可能な大型のバットやトレイ等の汎用の容器により構成されてもよい。そして、この収容空間１０Ａには、例えば、例えば、ポテトサラダ等の練りサラダ（粘性や粘着性を有する具材を含むサラダ）、卯の花（おから）、切り干し大根、なます、ひじき、煮豆、バターコーン等の惣菜が収容される。各実施形態において、具材収容部１０には、１種類の具材が複数食分（例えば、数十食分～数百食分）収容されているものとする。そして、複数の把持システム１が何れかの惣菜等の具材を、対応する惣菜の容器に盛り付けることで、惣菜の盛り付け作業を完了させることができる。
具材収容部１０の収容空間１０Ａは、作業者が手作業によって、又は、多関節ロボット３０が自動的に交換することが可能である。

移送機構２１，２２，２３は、ベルトコンベア２の搬送面における移送位置Ｐ１に搬送された容器を、多関節ロボット３０が把持している具材を解放する位置である、解放位置Ｐ２に対して移送する。そして、多関節ロボット３０が解放位置Ｐ２において、具材を容器に解放した後に、この容器を再度移送位置Ｐ１に戻す。これにより、解放によって具材を盛り付けられた容器は、再度ベルトコンベア２の搬送面に載置され、下流に向かって搬送される。
なお、移送機構２１，２２，２３と同様に、解放位置Ｐ２の位置についても各実施形態によってそれぞれ異なるので、図１においては、解放位置Ｐ２についても図示を省略する。

多関節ロボット３０は、例えば、水平多関節ロボットあるいは垂直多関節ロボット等によって構成され、盛り付けられる具材を把持可能なハンド３１と、可動範囲において任意の位置にハンド３１を移動させるロボットアーム３２と、を備えている。
また、多関節ロボット３０のハンド３１を保持する関節には、ハンド３１が把持部材３１ａにより把持した具材の物理量を取得する手段の一例として、把持した具材の重量を計測する重量センサ３０Ａが設置されている。また、多関節ロボット３０のハンド３１を保持する関節には、ハンド３１が具材に接触したことを検出する手段の一例として、接触した具材からの反力（表面に接触されることで得られる力覚を含む）を計測する力センサ３０Ｂが設置されている。重量センサ３０Ａによって計測された具材の重量（すなわち、把持された具材の重量）のデータや、力センサ３０Ｂによって計測された具材からの反力（すなわち、具材への接触の検出結果）のデータは、制御装置４０に出力される。

さらに、ハンド３１を保持する関節は、ロボットアーム３２に対してハンド３１を捻り方向に回転させる軸を備えている。そのため、ハンド３１が具材を把持する際に、ハンド３１の向きを変化させることで、ハンド３１が開閉する方向を調整することができる。これにより、ハンド３１が容器の内壁面近傍に達した際に、収容空間１０Ａの内壁面と平行な方向にハンド３１が開閉するようにハンド３１の向きを変更することが可能となり、容器内壁面近傍の具材を把持し易くなる。

図２は、ハンド３１の先端に設置される把持部材３１ａの形状例を示す模式図である。
なお、図２においては、一対で用いられる把持部材３１ａの一方のみが示されている。
図２に示すように、各実施形態における把持部材３１ａは、天板部と、主板部と、第１側板部と、第２側板部と、により構成されている。天板部は、長方形状の平面を有している。また、主板部は、天板部の有する平面を水平な状態とした場合に、この平面の長手方向の一端から、この平面の長手方向の他端の鉛直下方の離間した位置に向かって傾斜して延在している。さらに、第１側板部と第２側板部は、天板部の有する平面を水平な状態とした場合に、この平面の両端それぞれから鉛直下方に向かって延在している。
なお、以下の説明において、これら一対の把持部材３１ａのそれぞれを区別することなく説明する際は、単に「把持部材３１ａ」と称する。

図３は、把持動作等の動作を実行する場合の、収容空間１０Ａ、ハンド３１、把持部材３１ａ、ロボットアーム３２、及び具材の位置関係について示す図である。図１０では、鉛直方向をＺ方向と称し、このＺ方向と直交する第１の水平方向（紙面と直交する方向）をＹ方向と称し、これらＺ方向及びＹ方向のそれぞれと直交する第２水平方向をＸ方向と称する。すなわち、Ｚ方向、Ｙ方向、及びＸ方向はそれぞれ互いに直行する方向である。

ハンド３１は、ロボットアーム３２の先端に配置される。また、把持部材３１ａは、結合部材により、このハンド３１に結合されることで、ハンド３１に支持される。そして、このハンド３１及びこれに結合された把持部材３１ａは、制御装置４０の制御するロボットアーム３２の動作に従って、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向における、可動範囲内に移動することが可能である。また、ハンド３１は、不図示のアクチュエータによって、一対の把持部材３１ａをＹ方向に開閉することで、把持動作を実現する。
また、ハンド３１及びこれに結合された把持部材３１ａは、Ｚ方向を回転軸として回転することが可能である。
このような構成により、各実施形態では、ハンド３１及び把持部材３１ａの、位置や向きを任意に変化させることができ、これにより様々な動きで把持動作や解放動作等の動作を適切に実行することが可能となる。

図４は、一対の把持部材３１ａの開閉について示す図である。図２に示す把持部材３１ａは、結合部材により、それぞれの開口部が対向するようにハンド３１に結合される。また、図４におけるＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向は、図３において定義した各方向と同一である。一対の把持部材３１ａは、図４（ａ）に示すように開閉方向（Ｙ方向）に沿って、開く動作を行うことで、開状態となる。また、一対の把持部材３１ａは、把持動作を行うにあたって、図４（ｂ）に示すように開閉方向（Ｙ方向）に沿って、閉じる動作を行うことで、閉状態となる。

そして、一対の把持部材３１ａが閉状態となり、把持部材３１ａ同士が当接することで、少なくとも先端及び側板部が閉じた内面が具材を把持するための容器形状となる。このような把持部材３１ａの形状の場合、練りサラダ等の具材に対して、把持部材３１ａの先端を表面から垂直に差し込み、所定の深さで一対の把持部材３１ａを閉じて具材を持ち上げることで、ほぼ一定量の具材を把持して収容空間１０Ａから取り出すことができる。
また、把持をした一対の把持部材３１ａを盛り付け位置Ｐ１の惣菜の容器の上に移送した後に、一対の把持部材３１ａが開状態となり、容器形状の開口部が露出することで、把持により取り出した具材が解放され、惣菜の容器にほぼ一定量の具材を盛り付けることができる。

図１に戻り、制御装置４０は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）又はプログラマブルコントローラ等の情報処理装置によって構成され、各種プログラムを実行することにより、把持システム１全体を制御する。例えば、制御装置４０は、多関節ロボット３０が具材収容部１０から具材を把持して、惣菜の容器に解放することで具材を盛り付ける動作等を制御する。より詳細には、例えば、制御装置４０は、ロボットアーム３２の駆動を制御することで、ハンド３１を予め設定された所定位置に所定ルート及び所定速度で移動させる動作や、ハンド３１のアクチェータの駆動を制御することで、把持部材３１aによる具材の把持や解放をする動作を実現する。他にも、例えば、制御装置４０は、容器検出センサ６１や具材検出センサ６２の検出結果に基づいて、移送機構２１，２２，２３の動作を制御する。

遮蔽部５０は、把持システム１において、具材収容部１０、及び多関節ロボット３０が設置された領域の周囲及び情報を囲う板状部材によって構成されている。遮蔽部５０を構成する板状部材は、ガラス又は樹脂等の透明な材料によって構成され、外部から把持システム１の稼動状況を視認することが可能となっている。また、遮蔽部５０が構成する側壁の一部には、開閉可能な扉が設置されている。具材収容部１０の収容空間１０Ａの交換、あるいは把持システム１のメンテナンス等が行われる場合、作業者は遮蔽部５０の扉を開けて各種作業を行うことができる。

容器検出センサ６１は、ベルトコンベア２にて運搬中の容器の位置を検出するセンサである。容器検出センサ６１は、例えば、光学センサにより構成される。容器検出センサ６１は、例えば、案内部材２Ａにより案内された容器が、移送位置Ｐ１に運搬されたこと、あるいは、移送位置Ｐ１に運搬される直前であることを検出する。容器検出センサ６１によって検出された容器の位置のデータは、制御装置４０に出力される。

具材検出センサ６２は、容器に盛り付けられている具材を検出するセンサである。具材検出センサ６２は、容器検出センサ６１と同様に、例えば、光学センサにより構成される。具材検出センサ６２は、例えば、案内部材２Ａにより案内された容器に具材が盛り付けられているか否かを検出する。具材検出センサ６２によって検出された具材が盛り付けられているか否かのデータは、制御装置４０に出力される。

なお、図１では、具材収容部１０や多関節ロボット３０の組を一組のみ示しているがこれは例示に過ぎず、１つのベルトコンベア２に対して、具材収容部１０や多関節ロボット３０の組が複数組存在していてもよい。すなわち、複数の多関節ロボット３０が協働して作業するような状況に、各実施形態を適用することも可能である。

［制御装置４０のハードウェア構成］
図５は、制御装置４０のハードウェア構成を示す模式図である。
図５に示すように、制御装置４０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７１１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７１２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７１３と、バス７１４と、入力部７１５と、出力部７１６と、記憶部７１７と、通信部７１８と、ドライブ７１９と、を備えている。

ＣＰＵ７１１は、ＲＯＭ７１２に記録されているプログラム、又は、記憶部７１７からＲＡＭ７１３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。
ＲＡＭ７１３には、ＣＰＵ７１１が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。

ＣＰＵ７１１、ＲＯＭ７１２及びＲＡＭ７１３は、バス７１４を介して相互に接続されている。バス７１４には、入力部７１５、出力部７１６、記憶部７１７、通信部７１８及びドライブ７１９が接続されている。

入力部７１５は、マウスやキーボード等の入力装置を備え、制御装置４０に対する各種情報の入力を受け付ける。なお、入力部７１５としてマイクを備え、作業者の音声入力によって各種情報の入力を受け付けることとしてもよい。
出力部７１６は、ディスプレイやスピーカ等で構成され、画像や音声を出力する。
記憶部７１７は、ハードディスクあるいはＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成され、各サーバで管理される各種データを記憶する。
通信部７１８は、ネットワークを介して他の装置との間で行う通信を制御する。

ドライブ７１９には、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリ等よりなる、リムーバブルメディア７３１が適宜装着される。ドライブ７１９によってリムーバブルメディア７３１から読み出されたプログラムは、必要に応じて記憶部７１７にインストールされる。
なお、上記ハードウェア構成は、制御装置４０の基本的構成であり、一部のハードウェアを備えない構成としたり、付加的なハードウェアを備えたり、ハードウェアの実装形態を変更したりすることができる。

［機能的構成］
次に、制御装置４０の機能的構成について説明する。
図６は、制御装置４０の機能的構成を示すブロック図である。
図６に示すように、把持システム１の動作を制御するためのプログラムを実行することにより、制御装置４０のＣＰＵ７１１においては、センサ情報取得部１５１と、具材状態判定部１５２と、具材量判定部１５３と、多関節ロボット制御部１５４と、移送機構制御部１５５と、記録制御部１５６と、が機能する。また、記憶部７１７には、パラメータ記憶部１７１と、履歴データベース（履歴ＤＢ）１７２と、が形成される。

パラメータ記憶部１７１には、把持システム１が動作する際に用いられる各種パラメータが記憶されている。例えば、パラメータ記憶部１７１には、具材収容部１０の収容空間１０Ａの位置、惣菜の容器内における具材を盛り付ける領域の位置、具材を把持する際のハンド３１の具材への差し込み量と把持される具材の重量との関係（関数あるいはテーブル形式のデータ等）、多関節ロボット３０の動作パターンを定義するパラメータ等が記憶される。各実施形態において、ハンド３１の具材への差し込み量は、具材の重量（物理量）を推定する指標となっている。すなわち、ハンド３１の具材への差し込み量と把持される具材の重量との関係から、把持された具材の実際の重量（目標とする把持重量）は、ハンド３１の具材への差し込み量に基づいて推定される。

履歴ＤＢ１７２には、把持システム１が動作した際に取得される制御に関するパラメータ、あるいは把持システム１で盛り付けられた具材の重量の計測データが履歴として記憶される。また、履歴ＤＢ１７２には、具材収容部１０の収容空間１０Ａにおける具材の状態を示す具材状態マップも記憶される。この具材状態マップの詳細については、具材状態マップを作成及び更新する記録制御部１５６の説明と共に後述する。

センサ情報取得部１５１は、把持システム１に設置された各種センサによって検出された情報であるセンサ情報を取得する。例えば、センサ情報取得部１５１は、多関節ロボット３０の関節に設置された重量センサ３０Ａによって計測された具材の重量のデータや、力センサ３０Ｂによって計測された具材からの反力のデータや、容器検出センサ６１によって検出された容器の位置のデータや、具材検出センサ６２によって検出された具材が盛り付けられているか否かのデータを取得する。

具材状態判定部１５２は、力センサ３０Ｂによって計測された具材からの反力のデータに基づいて、具材の状態を認識する。例えば、具材状態判定部１５２は、力センサ３０Ｂによって計測された具材からの反力のデータから、収容空間１０Ａ内の具材の深さ（収容空間１０Ａ内の具材表面から収容空間１０Ａ底面までの深さ）、表面の平坦度合（表面がどの程度荒れているか）を認識する。各実施形態では、カメラを用いた画像解析で具材の状態を判定するといった手法ではなく、力センサ３０Ｂを用いた反力に基づいて具材の状態を測定するといった手法を用いる。そのため、例えば、カメラの導入コストや管理コストを削減できると共に、カメラの死角等を考慮する必要がないので、多関節ロボット３０と収容空間１０Ａの位置等の配置をより柔軟に選択することができる。また、カメラを用いないことから、具材から生じる湯気や照明による撮影への影響を考慮する必要もない。

また、具材状態判定部１５２は、具材の深さ及び表面の平坦度合を認識すると、これらが具材を把持するための条件に適合しているか否か（例えば、具材の深さ及び平坦度合が設定された閾値以上であるか否か）を判定する。なお、具材の表面の平坦度合は、例えば、表面が有する凹凸の大きさの絶対値等に基づいて定義することができ、具材の表面が平坦であるほど大きい値となるように定義することができる。また、具材の表面の部分毎に平坦度合を判定することとしてもよい。また、具材状態判定部１５２は、収容空間１０Ａ内の具材の状態が、一度の把持動作で規定量の具材を把持可能であるか否かを判定する。

具材量判定部１５３は、多関節ロボット３０の重量センサ３０Ａによって計測された具材の重量のデータに基づいて、規定量の具材が把持されたか否かを判定する。

多関節ロボット制御部１５４は、多関節ロボット３０の動作を制御し、把持システム１において定義されている動作パターンに従って、具材を盛り付けるための一連の動作を多関節ロボット３０に実行させる。例えば、多関節ロボット制御部１５４は、多関節ロボット３０のハンド３１によって具材を把持する動作（把持動作）、把持した具材を惣菜の容器に移送する動作（移送動作）、把持している具材を解放する動作（解放動作）、盛り付け後の解放具材の表面を整形する動作（整形動作）等を多関節ロボット３０に実行させる。

移送機構制御部１５５は、容器検出センサ６１によって検出された容器の位置のデータや、具材検出センサ６２によって検出された具材が盛り付けられているか否かのデータに基づいて、移送機構２１，２２，２３の動作を制御する。移送機構制御部１５５による具体的な制御方法においては、各実施形態それぞれの説明の際に、より詳細に述べる。

記録制御部１５６は、把持システム１が把持動作した際に取得された制御に関するパラメータ及び把持システム１で盛り付けられた具材の重量の計測データを履歴ＤＢ１７２に記憶する。また、記録制御部１５６は、具材収容部１０の収容空間１０Ａにおける具材の状態を示す具材状態マップを作成及び更新すると共に、この具材状態マップについても履歴ＤＢ１７２に記憶する。より詳細には、記録制御部１５６は、把持システム１が把持動作をした際に取得された具材の重量及び具材の反力の計測データや、後述の具材状態判定部１５２による判定結果や、把持システム１で盛り付けられた具材の重量の計測データに基づいて、収容空間１０Ａの各領域の具材の状態を検出し、各領域を識別する識別情報に紐づけて記憶することで、具材状態マップを生成する。この場合、具材の状態とは、各領域における具材の残量や、後述の具材状態判定部１５２が判定した具材の深さや平坦度合である。また、収容空間１０Ａ内の具材が盛り付けられた後に、収容空間１０Ａが新たに交換された場合には、予め定められた所定量の具材（例えば、収容空間１０Ａに対して充分な量の具材）が、所定の状態（例えば、表面が平坦な状態）で収容されているものとして具材状態マップが更新される。

次に、多関節ロボット制御部１５４の制御に基づいて多関節ロボット３０が実行する把持動作の詳細について説明をする。

［把持動作］
各実施形態に係る把持システム１においては、具材及び使用される把持部材３１ａの種類に応じて、把持部材３１ａを具材に差し込む深さ（差し込み量）と、そのときに把持される具材の重量との関係が、予め把握されている。例えば、把持される具材の密度（単位深さあたりの重量を表すパラメータ）を予め計測しておき、具材の密度と把持部材３１ａを差し込む深さとの乗算値を要素とする関数によって、把持される重量を算出（推定）することができる。これにより、簡単な演算によって、把持される具材の重量を推定することができる。

また、このように算出される重量をテーブル形式のデータとして保持しておくこともできる。さらに、１回の把持動作で平坦度合いが低下する具材の表面の範囲が把握できるため、収容空間１０Ａ内の具材の表面において、把持動作毎に把持位置をずらすピッチが設定されている。また、予め設定された把持部材３１ａを差し込む深さ及びピッチに基づいて、具材の表面のいずれの位置からどのように具材を把持するかの把持用の動作パターンが設定されている。そして、この把持用の動作パターンに従って、以下のように把持動作が行われる。

図７は、多関節ロボット３０による把持動作の一例を示す模式図である。
図７に示すように、多関節ロボット３０が具材を把持する場合、（１）具材にアプローチする、（２）具材の表面を検出する、（３）把持部材３１ａを具材に差し込む、（４）把持部材３１ａを閉じることで把持部材３１ａを閉状態とする、（５）把持した具材の重量（物理量）を計測する、という手順で具材が把持される。把持した重量が規定量に適合する場合、惣菜の容器に具材が移送されて解放される。なお、把持した重量が規定量に適合するとは、例えば、目標とする重量に対して、把持した具材の重量が所定誤差以内（±１５％以内等）にあることをいう。ただし、把持部材３１ａに具材が粘着して解放されないケースを考慮し、把持した重量が規定量よりも多い場合の誤差を少ない場合の誤差よりも大きく設定することとしてもよい。一方、把持した重量が規定量に適合しない場合、さらに、（６）収容空間１０Ａにおける把持した位置に具材を解放する（具材を戻す）、（７）把持した具材の重量が超過していた場合（例えば、把持した具材の重量が規定量の範囲の上限を超えている場合）には、前回よりも把持部材３１ａを具材に差し込む深さを浅く修正して具材を把持する、（８）把持した具材の重量が不足していた場合（例えば、把持した具材の重量が規定量の範囲の下限を下回っている場合）には、前回よりも把持部材３１ａを具材に差し込む深さを深く修正して具材を把持する、という手順で具材が再把持される。

手順（２）で具材の表面を検出することは、力センサ３０Ｂにより、多関節ロボット３０の把持部材３１ａが具材に接触することで受ける反力を計測することで可能である。
また、手順（３）で具材に把持部材３１ａを差し込む場合、多関節ロボット３０の制御パラメータ（関節の回転角度等）から差し込み量を算出したり、手順（２）で具材の表面を検出して差し込みを開始してからの経過時間から差し込み量を算出したりすることが可能である。

また、手順（８）において、前回よりも把持部材３１ａを具材に深く差し込んだとしても、規定量の具材を把持できない場合（規定量を取るために必要な差し込み深さよりも、把持予定位置における具材の深さが浅い場合）等には、具材表面の複数箇所から具材を把持することにより、複数回で把持した合計の具材の量が規定量となるように制御することも可能である。この場合、例えば、具材の表面における複数箇所に把持部材３１ａを差し込む深さの合計（差し込み量の合計）が、一度で規定量の具材を把持する場合に把持部材３１ａを具材に差し込む深さと同一となるように制御することができる。また、例えば、２箇所目以降の把持を行う場合に、把持済みの具材を次の把持予定位置に一旦解放し、解放した具材が存在する具材の表面に対して、一度で規定量の具材を把持する場合に差し込む深さまで把持部材３１ａを具材に差し込み、規定量の具材を改めて一度で把持するように制御することも可能である。

なお、把持部材３１ａを具材に差し込む深さ（差し込み量）と、そのときに把持される具材の重量との関係については、具材の密度から算出（推定）することの他、把持部材３１ａを差し込んだ深さのデータと、そのときに把持された具材の重量を計測したデータとを機械学習し、機械学習によって生成された機械学習モデルを用いて、把持される重量を推定することとしてもよい。また、この機械学習の過程において具材の密度を算出し、算出した密度を用いて、把持部材３１ａを具材に差し込んだ深さ（差し込み量）から、把持された具材の重量を算出してもよい。

［第１実施形態］
［構成及び機能］
以上、各実施形態において共通する内容について説明をした。次に、第１実施形態の具体的構成及び動作について図面を参照して説明する。
図８及び図９は、第１実施形態における移送位置Ｐ１及び解放位置Ｐ２の近傍を拡大して示す斜視図である。これらの図では、図１と同様に、紙面の左側がベルトコンベア２における搬送の上流であり、紙面の右側がベルトコンベア２における搬送の下流となる。
図８には、ベルトコンベア２と、案内部材２Ａと、具材収容部１０と、移送機構２１と、多関節ロボット３０と、容器検出センサ６１と、具材検出センサ６２とを示す。これらの機能構成については、図１を参照して上述した通りである。

まず、多関節ロボット３０は、具材の密度から、具材収容部１０に対する差し込み深さを算出する。そして、多関節ロボット３０は、算出した差し込み深さに基づいて、規定量の具材を把持して待機する。

次に、ベルトコンベア２の搬送面に載置された容器は、案内部材２Ａにより案内されることで、容器を移送先に移送する位置である移送位置Ｐ１に搬送される。
この移送位置Ｐ１には、移送機構２１が配置されている。この移送機構２１は、移送位置Ｐ１に搬送された容器を、多関節ロボット３０が把持している具材を解放する位置である、解放位置Ｐ２に対して移送する機構である。なお、移送機構２１が移送のための動作しない場合、容器は移送機構２１を通過して、そのままベルトコンベア２の下流に搬送される。

移送機構２１の動作は、制御装置４０の移送機構制御部１５５により制御される。そのために、移送機構制御部１５５は、センサ情報取得部１５１を介して、容器検出センサ６１によって検出された容器の位置のデータや、具材検出センサ６２によって検出された具材が盛り付けられているか否かのデータを取得する。そして、移送機構制御部１５５は、まず容器検出センサ６１によって検出された容器の位置のデータに基づいて、容器が、移送位置Ｐ１に運搬されたこと、あるいは、移送位置Ｐ１に運搬される直前であることを検出する。なお、惣菜等の容器としては、色を有している容器も利用されるが、透明な容器も一般的に利用されている。容器検出センサ６１は、このように色を有している容器や透明の容器の何れについても検出することが可能である。

移送機構制御部１５５は、移送位置Ｐ１への容器の搬送を検出すると、次に、この容器が惣菜の具材が盛り付けられていない容器（すなわち、空の容器）であるか、それとも、すでに具材が盛り付けられている容器であるかを、具材検出センサ６２の検出結果に基づいて、判定する。なお、この判定を行う理由であるが、上述したように、１つのベルトコンベア２に対して、複数の多関節ロボット３０が配置され、これら複数の多関節ロボット３０が協働して作業しているような場合に、すでに上流の多関節ロボット３０によって具材が盛り付けられている容器が搬送されてくる可能性があるからである。

具材検出センサ６２は、距離検知型の光電センサであり、移送位置Ｐ１の鉛直上方に所定の高さ（例えば、搬送面から１５［ｃｍ］程度）に配置される。移送機構制御部１５５は、具材がすでに盛り付けられている場合を想定した、搬送面からの具材の高さについて閾値を設定する。そして、移送機構制御部１５５は、具材検出センサ６２の検出結果に基づいて、一定時間この閾値を超える高さが検出され続けた場合に、具材がすでに盛り付けられていると判定する。
なお、例えば、空の容器のある程度の高さのある部分（例えば、容器の周縁部）が、仮にこの閾値を超えたとしても、それは、短時間に過ぎず一定時間未満となる。従って、この空の容器について、具材がすでに盛り付けられていると、誤って判定してしまうことを防止することができる。

この場合、この一定時間の長さは、例えば、容器検出センサ６１が容器を検出してから、この容器が搬送されて移送位置Ｐ１を通り過ぎてしまうまでの時間よりも短い時間の範囲で適宜設定することができる。

そして、移送機構制御部１５５は、容器検出センサ６１により容器が検出され、且つ、具材検出センサ６２の検出結果に基づいて具材が盛り付けられていないと判定できた場合に、この容器は具材を盛り付ける空の容器であると特定する。すると、移送機構制御部１５５は、この空の容器を、多関節ロボット３０が把持している具材を解放する位置である、解放位置Ｐ２に対して移送するように、移送機構２１を駆動する。一方で、移送機構制御部１５５は、容器が検出されない場合や、容器は検出されたが具材がすでに盛り付けられている場合には、移送機構２１を駆動することなく、待機させる。

図９は、移送機構２１が駆動し、容器を移送位置Ｐ１から解放位置Ｐ２に移送した状態を示す。解放位置Ｐ２は、移送位置Ｐ１よりも多関節ロボット３０のハンド３１に近い位置である。本実施形態では、解放位置Ｐ２は、搬送面の鉛直上方の位置となる。移送機構２１は、解放動作が終了するまで容器を解放位置Ｐ２において保持する。そして、多関節ロボット３０は、一対の把持部材３１ａを開く動作を行うことで、把持している具材を、解放位置Ｐ２で保持されている容器に対して解放する。このように、把持部材３１ａの近くで解放を行うことで、解放時の勢いを抑制でき、解放時に具材が飛散等することを防止できる。また、把持部材３１ａを必要以上に移動させる必要がなくなることから、把持部材３１ａの移動経路において、具材が落下してしまうことも防止できる。

そして、移送機構制御部１５５は、多関節ロボット３０による解放が終了すると、移送機構２１を再度駆動させて、容器（ここでは、具材を盛り付け済みの容器）を解放位置Ｐ２から、移送位置Ｐ１に移送させる。容器は、移送位置Ｐ１に移送されると、ベルトコンベア２の搬送面に再度載置され、ベルトコンベア２の下流に向かって搬送される。

この場合に、単に多関節ロボット３０による解放が終了したことのみを条件として、容器を移送位置Ｐ１に移送してしまうと、移送位置Ｐ１に運搬された他の容器と衝突してしまう可能性がある。そこで、移送機構制御部１５５は、容器検出センサ６１の検出結果に基づいて、他の容器が、移送位置Ｐ１に運搬されていないことや、移送位置Ｐ１に運搬される直前ではないことを確認できたタイミングで、容器を移送位置Ｐ１に移送する。そのため、容器同士の衝突という事態の発生を防止することができる。
これにより、第１実施形態における一連の動作は、終了する。

ここで、移送機構２１は、図に示すアクチュエータ２５によって、上述したように移送を行うために駆動する。アクチュエータ２５は、直動運動を行うアクチュエータであって、例えば、エアシリンダーによって実現される。

図１０は、移送機構２１が駆動するための構成を示す図である。図１０では、移送機構２１が、容器を移送位置Ｐ１から解放位置Ｐ２に移送させたタイミングを図示する。なお、移送位置Ｐ１にあった容器については、破線の想像線によって示す。
移送機構２１は、第１駆動機構２１１と、第２駆動機構２１２と、容器保持部２１３と、を備える。
第１駆動機構２１１と、第２駆動機構２１２は、細長い板状の部材であり、それぞれネジ等の固定具で回動可能な状態で固定される。容器保持部２１３は、移送の際に容器を保持する部材であり、例えば、容器の両端の側面及び両端の底面に沿った形状に形成される。第１駆動機構２１１と、第２駆動機構２１２は、ネジ等で固定されていない端によって、容器保持部２１３を支持する。

このような各部により移送機構２１は、リンク機構を形成する。そして、アクチュエータ２５が直動運動する力（ここでは、アクチュエータ２５が伸びる力）を第１駆動機構２１１に対して伝達することにより、第１駆動機構２１１が回動すると共に、リンク機構を形成している第２駆動機構２１２も回動する。そして、この回動に伴い、容器保持部２１３は、移送位置Ｐ１から解放位置Ｐ２に上昇するように移動する。また、その後、アクチュエータ２５が逆方向に直動運動し、アクチュエータ２５が縮むことで、第１駆動機構２１１と、第２駆動機構２１２は、逆方向に回動する。そして、この回動に伴い、容器保持部２１３は、解放位置Ｐ２から移送位置Ｐ１に下降するように移動する。これにより、移送機構２１による、移送は実現される。

［全体動作］
次に、把持システム１の全体動作を説明する。
図１１は、把持システム１が実行する具材盛り付け処理の流れを示すフローチャートである。具材盛り付け処理は、例えば、作業者によって具材盛り付け処理を開始させる操作が行われたことを契機として開始される。

具材盛り付け処理が開始されると、図１１のステップＳ１１において、多関節ロボット制御部１５４は、具材盛り付け処理における一連の動作を実行するための動作用のデータ（動作パターンのデータ及びハンド３１の差し込み量のデータ等）をパラメータ記憶部１７１から読み込むことで、具材を把持するための準備を行う。

ステップＳ１２において、多関節ロボット制御部１５４は、動作パターンのデータに従って、収容空間１０Ａへ、ハンド３１を移送する。

ステップＳ１３において、具材状態判定部１５２は、具材収容部１０の収容空間１０Ａにおける具材の状態を示す具材状態マップを履歴ＤＢ１７２から読み込むことで、収容空間１０Ａにおける具材の状態を認識する。具材状態判定部１５２は、その後も、センサ情報取得部１５１が取得した、力センサ３０Ｂによって計測された具材からの反力のデータに基づいて、具材の状態の認識を継続する。

ステップＳ１４において、ステップＳ１１において読み込んだ動作パターンのデータと、ステップＳ１３において認識した収容空間１０Ａにおける具材の状態とに基づいて、具材に対して把持部材３１ａを差し込む深さを決定する。
ステップＳ１５において、多関節ロボット制御部１５４は、決定された差し込み深さまで、具材に対して把持部材３１ａを差し込む。
ステップＳ１６において、多関節ロボット制御部１５４は、把持部材３１ａを閉じて具材を把持する。

ステップＳ１７において、具材量判定部１５３は、把持している把持具材の重量（物理量）を計測し、規定量の具材が把持されているか否かを判定する。規定量の具材が把持されている場合は、ステップＳ１７においてＹｅｓと判定され、処理はステップＳ１８に進む。一方で、規定量の具材が把持されていない場合は、ステップＳ１７においてＮｏと判定され、処理はステップＳ１４から再度行われる。この場合、把持している把持具材が規定量より超過しているのであれば、再度行われるステップＳ１４において、差し込み深さはより浅くなるように再決定される。一方で、把持している把持具材が規定量より不足しているのであれば、再度行われるステップＳ１４において、差し込み深さはより深くなるように再決定される。なお、このステップＳ１４からステップＳ１７までの処理は、図８を参照して説明した把持動作に相当する。

ステップＳ１８において、移送機構制御部１５５は、容器検出センサ６１の検出結果に基づいて、移送位置Ｐ１において容器が検出されたか否かを判定する。容器が検出された場合は、ステップＳ１８においてＹｅｓと判定され、処理はステップＳ１９に進む。一方で、容器が検出されていない場合は、ステップＳ１８においてＮｏと判定され、処理はステップＳ１８の判定を繰り返す。

ステップＳ１９において、移送機構制御部１５５は、具材検出センサ６２の検出結果に基づいて、すでに具材が盛り付けられている容器であるか否かを判定する。すでに具材が盛り付けられている場合は、ステップＳにおいてＹｅｓと判定され、処理はステップＳ１８に戻り、ステップＳ１８の判定を再度行う。一方で、具材が盛り付けられていない場合は、ステップＳ１９においてＮｏと判定され、処理はステップＳ２０に進む

ステップＳ２０において、移送機構制御部１５５は、移送機構２１を駆動させ、容器を移送位置Ｐ１から解放位置Ｐ２に移送させる。
ステップＳ２１において、多関節ロボット制御部１５４は、把持している具材を、解放位置Ｐ２において、容器に解放する。

ステップＳ２２において、移送機構制御部１５５は、容器検出センサ６１の検出結果に基づいて、移送位置Ｐ１において容器が検出されたか否かを判定する。容器が検出された場合は、ステップＳ２２においてＹｅｓと判定され、処理はステップＳ２２の判定を繰り返す。一方で、容器が検出されていない場合は、ステップＳ２２においてＮｏと判定され、処理はステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３において、移送機構制御部１５５は、移送機構２１を駆動させ、容器を解放位置Ｐ２から移送位置Ｐ１に移送させる。容器（ここでは、具材を盛り付け済みの容器）は、移送位置Ｐ１に移送されると、ベルトコンベア２の搬送面に再度載置され、ベルトコンベア２の下流に向かって搬送される。

ステップＳ２４において、記録制御部１５６は、具材盛り付け処理において取得された制御に関するパラメータ及び盛り付けられた具材の重量の計測データ（履歴データ）を履歴ＤＢ１７２に記憶する。また、記録制御部１５６は、具材収容部１０の収容空間１０Ａにおける具材の状態を示す具材状態マップを更新し、この更新後の具材状態マップも履歴ＤＢ１７２に記憶する。なお、この場合に、盛り付けられた具材の重量に過不足がある場合には、作業者に対してアラートを出力する等してもよい。

ステップＳ２５において、多関節ロボット制御部１５４は、具材盛り付け処理を終了する条件に適合したか否かを判定する。この場合、具材盛り付け処理を終了する条件としては、予定された数の惣菜の容器に具材を盛り付けたこと、あるいは、作業者によって具材盛り付け処理を終了させる操作が行われたこと等を定義することができる。
具材盛り付け処理を終了する条件に適合していない場合は、ステップＳ２５においてＮｏと判定されて、処理はステップＳ１２から再度行われる。一方で、具材盛り付け処理を終了する条件に適合している場合は、ステップＳ２５においてＹｅｓと判定されて、具材盛り付け処理は終了する。

以上のように、本実施形態に係る把持システム１は、ベルトコンベア２の搬送面ではなく、多関節ロボット３０に近い位置である解放位置Ｐ２において、盛り付けのための解放を行うことができる。そのため、多関節ロボット３０は、解放の際に長い距離を移動する必要がなく、移動経路での具材の落下を防止できる。また、多関節ロボット３０は、容器の近傍にて盛り付けを行うことから、ロボットアーム３２を伸ばして遠方で盛り付けを行う場合と比べて、より精度の高い動きが実現でき、適切な盛り付けを実現できる。そのため、盛り付けのために、具材を解放した際に、ベルトコンベア２上に具材を落下させてしまうことを抑制できる。

また、このような各搬送動作を行う移送機構２１，２２，２３は、設置面積をほとんど拡大することのない、比較的簡単な構成の駆動機構で実現することができる。また、把持システム１は、上述した従来技術のように、多関節ロボット３０の周辺に、供給機を配置する必要や、供給する容器をストックする必要はない。さらに、具材が解放された容器を同じベルトコンベア２の搬送面に再度移送することから、例えば、盛り付け前の容器を搬送する第１ベルトコンベアと、盛り付け後の容器を搬送する第２ベルトコンベアと、のように複数のベルトコンベアを用意する必要もない。
従って、把持システム１によれば、ロボットによって把持した具材を解放する場合に、設置面積を必要以上に拡大させることなく、具材を適切に盛り付けることができる。

また、把持システム１では、搬送面の進行方向と交わる方向において、搬送面、多関節ロボット３０、具材収容部１０の順に配置されている。
これにより、解放の際に容器と多関節ロボット３０の距離が近付くのみならず、把持の際に多関節ロボット３０と具材収容部１０との距離が短くなるよう配置される。従って、多関節ロボット３０が把持の際に移動すべき距離と、解放の再起に移動すべき距離との合計距離も短くすることができる。そのため、移動経路での具材の落下を、より防止できる。

［第２実施形態］
［構成及び機能］
上述した第１実施形態では、解放位置Ｐ２は、搬送面の鉛直上方の位置であった。このようにすれば、多関節ロボット３０の周辺に、解放位置Ｐ２となる場所を用意する必要がなくなり、設置面積をより縮小できる。また、第１実施形態では、把持部材３１ａの近くで解放を行うことで、解放時の勢いを抑制でき、解放時に具材が飛散等することを防止できる。しかしながら、具材の特性（例えば、汁気が多い）によっては、飛散等が全く生じないとはいえない場合がある。
そこで、第２実施形態では、多関節ロボット３０の側面を解放位置Ｐ２とする。これにより、解放位置Ｐ２を設けるための場所が多少必要にはなるが、ベルトコンベア２の搬送面への具材の飛散を、より確実に防止することができる。

図１２は、第２実施形態における移送位置Ｐ１及び解放位置Ｐ２の近傍を示す模式図である。図１２では、ベルトコンベア２の進行方向を紙面の手前側とした側面図である。なお、以下の説明において、上述した各実施形態で共通する構成や機能、及び第１実施形態と共通する構成や機能については、重複する説明や図示を適宜省略する。
図１２には、ベルトコンベア２、移送機構２２、アクチュエータ２５、及び多関節ロボット３０を示す。また、移送機構２２は、第１駆動機構２２１と、第２駆動機構２２２と、容器保持部２２３と、を備える。

本実施形態では、移送位置Ｐ１は、第１実施形態と同様である。一方で、解放位置Ｐ２は、図示するように多関節ロボット３０の側面部分に設けられた作業台の上となる。移送機構２２は、移送機構２１と同様に、アクチュエータ２５により駆動するリンク機構を形成している。ここで、第２実施形態では、第１実施形態のように容器を搬送面で上昇させるのではなく、水平方向に移動させる必要がある。そのため、図１２では視認できないが、第２駆動機構２２２は紙面奥側にも１つ存在しており、紙面手前側の第２駆動機構２２２と同様に、第１駆動機構２２１に固定されている。すなわち、本実施形態では、一対の（２つの）第２駆動機構２２２で、第１駆動機構２２１を挟み込むような構成で、一対の第２駆動機構２２２が並列（パラレル）で駆動する、パラレルリンク機構を形成している。このように、一対の第２駆動機構２２２で、容器保持部２２３を両端から支持することで、より安定した状態となり、容器保持部２２３を水平方向に適切に移動させることができる。

図１３は、本実施形態を鉛直上方から俯瞰した図である。図１３には、ベルトコンベア２、具材収容部１０、移送機構２２、アクチュエータ２５、及び多関節ロボット３０を図示する。
図１３（ａ）に示すように、移送機構制御部１５５は、移送位置Ｐ１に空の容器が搬送されると、移送機構２２を駆動させ、容器を移送位置Ｐ１から解放位置Ｐ２に移送する。また、図１３（ｂ）に示すように、移送機構制御部１５５は、多関節ロボット３０により具材が解放されると、移送機構２２を駆動させ、容器を解放位置Ｐ２から移送位置Ｐ１に移送する。何れの場合も、移送を行う条件は、第１実施形態と同様である。

ここで、移送機構２２と、解放位置Ｐ２の間には遮蔽板が配置されている。これにより、移送機構２２の、第１駆動機構２２１と第２駆動機構２２２については、解放位置Ｐ２から遮蔽される。これにより、仮に解放位置Ｐ２において解放を行う際に、具材が飛散したとしても、第１駆動機構２２１や第２駆動機構２２２には、この飛散した具材は付着しない。なお、遮蔽板には、移送機構２２による移送を阻害しないように、側面の一部分が切り抜かれている。具体的に、パラレルリンク機構による駆動では、毎回同じ軌跡を通って移動するので、遮蔽板は、この軌道に沿った形状で切り抜かれている。これにより、遮蔽板と、第１駆動機構２２１や第２駆動機構２２２と干渉することなく、移送を行うことができる。

［第３実施形態］
［構成及び機能］
上述した第１実施形態や第２実施形態では、リンク機構により移送機構２１や移送機構２２を実現し、このリンク機構によって移送を行っていた。この点、リンク機構は、高さ方向にも移動するので、ベルトコンベア２の高さが多少異なる機種であったとしても、ある程度は、対応可能である。第３実施形態では、高さ方向の差異に、よりに対応可能な構成とする。

図１４は、第３実施形態における移送位置Ｐ１及び解放位置Ｐ２の近傍を示す模式図である。図１４では、ベルトコンベア２の進行方向を紙面の手前側とした側面図である。なお、以下の説明において、上述した各実施形態で共通する構成や機能、及び第１実施形態や第２実施形態と共通する構成や機能については、重複する説明や図示を適宜省略する。
図１３には、ベルトコンベア２、移送機構２３、アクチュエータ２６、及び多関節ロボット３０を示す。また、移送機構２３は、第１駆動機構２３１と、容器保持部２３３と、を備える。

本実施形態では、移送位置Ｐ１は、第１実施形態及び第２実施形態と同様である。また、解放位置Ｐ２は、第２実施形態と同様に、また図示するように、多関節ロボット３０の側面部分に設けられた作業台の上となる。
本実施形態では、アクチュエータ２５に代えてアクチュエータ２６が、ベルトコンベア２の鉛直上方に配置される。アクチュエータ２６は、エアシリンダーであり、本実施形態では、ベルトコンベア２の進行方向と直交する方向（紙面における左右方向）に直動運動をする。

移送機構２３の第１駆動機構２３１は、アクチュエータ２６の駆動部と連結されており、アクチュエータ２６の直動運動に伴って、ベルトコンベア２の進行方向と直交する方向（紙面における左右方向）に直動運動をする。この第１駆動機構２３１は、さらに容器保持部２３３とも連結されており、結果として、容器保持部２３３も同様の直動運動をする。このように、本実施形態の移送機構２３は、リンク機構等ではなく、比較的簡単な構成の駆動機構で実現することができる。

図１５は、本実施形態を鉛直上方から俯瞰した図である。図１５には、ベルトコンベア２、具材収容部１０、移送機構２３、接続部材２７、及び多関節ロボット３０を図示する。
接続部材２７は、ベルトコンベア２の搬送面と、解放位置Ｐ２が設けられた作業台の天面とを接続する部材である。接続部材２７の詳細な構造については、図１６を参照して後述する。

このように、本実施形態では、接続部材２７を介して、ベルトコンベア２の搬送面と作業台の天面とが接続されている。そこで、移送機構２３は、アクチュエータ２６の水平方向への直動運動を利用して、搬送面の移送位置Ｐ１から作業台の天面の解放位置Ｐ２まで容器をスライドさせることで容器の移送をする。

具体的には、図１５（ａ）に示すように、移送機構制御部１５５は、移送位置Ｐ１に空の容器が搬送されると、移送機構２３を駆動させ、容器保持部２３３の一端（紙面における左側の端）で容器に当接しながら、容器を移送位置Ｐ１から解放位置Ｐ２に移送する。また、図１５（ｂ）に示すように、移送機構制御部１５５は、多関節ロボット３０により具材が解放されると、移送機構２３を駆動させ、容器保持部２３３の他端（紙面における右側の端）で容器に当接しながら、容器を解放位置Ｐ２から移送位置Ｐ１に移送する。何れの場合も、移送を行う条件は、第１実施形態と同様である。

このように、本実施形態では、リンク機構等ではなく、比較的簡単な構成の駆動機構で移送機構２３を実現することができる。また、スライドをさせるのみなので、作業台の天面の高さをベルトコンベア２に合わせればよく、移送機構２３の構成等を変更せずとも、様々な高さのベルトコンベア２に対応することが可能となる。さらに、本実施形態では、アクチュエータ２６が解放位置Ｐ２よりも鉛直上方に離間した位置にあるため、仮に解放時に具材の飛散があったとしても、アクチュエータ２６に具材が付着することを防止することができる。

図１６は、接続部材２７の形状例を示す模式図である。接続部材２７は、スリットが設けられた底部と、左右に設けられた一対のガイド部により構成される。一対のガイド部は、移送位置Ｐ１側から解放位置Ｐ２側に向かってその幅が狭まっていくテーパ状の形状をしており、容器を解放位置Ｐ２に案内できる構造となっている。
また、接続部材２７は、底部にスリットが設けられたことによって、仮に解放位置Ｐ２において具材の汁気等が飛散したとしても、その飛散した汁気等は、スリットから落下するので、盛り付け後に移送位置Ｐ１に移送される容器の底部に付着することを防止できる。

また、接続部材２７の、移送位置Ｐ１側の先端部分は、鉛直上方に隆起した山型の形状となっている。仮に、このような形状ではなく、平坦な形状の場合、搬送面の高さと、作業台の天面の高さが多少でも相違していると、その部材は、一方から他方に傾いた形状となり、他方から一方側にスライドさせることが困難となる。これに対して、接続部材２７は、この山型の形状を乗り越えれば他方に下っていくようにスライドすることになるので、搬送面の高さと、作業台の天面の高さが多少相違していたとしても、この相違を吸収して、容器を適切にスライドできる。
このように、本実施形態では、接続部材２７も特徴的な構造とすることで、より確実に容器の移送を実現することができる。

［変形例１］
上述した各実施形態では、多関節ロボット３０は、容器の近傍にて盛り付けを行うことから、ロボットアーム３２を伸ばして遠方で盛り付けを行う場合と比べて、より精度の高い動きが実現でき、適切な盛り付けを実現できる。そこで、多関節ロボット３０は、このより精度の高い動きを利用して、容器に具材を解放した後に、さらに解放した具材を整形する動作や、解放後に把持部材３１ａに付着した具材を、容器に残さず解放する動作を行うようにしてもよい。

この場合に、解放した具材を整形する動作としては、例えば、一度解放した具材を、容器から再度把持して、さらに再度容器に解放することでより安定した形状に整形する動作が考えられる。他にも、例えば、容器に解放した状態から把持部材３１ａを閉じながら上昇することで山型の形状に整形する動作が考えられる。他にも、例えば、把持部材３１ａの先端で解放した具材を突っつくことで、具材同士を強固に結合させ、解放した具材が崩れることを防止する整形動作が考えられる。

また、解放後に把持部材３１ａに付着した具材を、容器に残さず解放する動作としては、例えば、把持部材３１ａを振動させ、これにより把持部材３１ａに付着した具材を落下させる動作が考えられる。また、容器の鉛直上方から下降し、その際に急停止することで、慣性力で把持部材３１ａに付着した具材を落下させる動作が考えられる。

一般的な技術のように、ベルトコンベアの搬送面で盛り付けを行う場合には、このような動作を行うことは困難である。しかしながら、上述した各実施形態では、多関節ロボット３０は、容器の近傍にて、停止している容器に対して動作を行うので、これら例示したような複雑な動作をさらに行うことが可能となる。

［変形例２］
上述の実施形態において、一対の把持部材３１ａ（すなわち、２つの把持部材３１ａ）を用いることを想定したが、これに限られない。３つ以上の複数の把持部材３１ａを用いるようにしてもよい。そして、各把持部材３１ａの開口部を近づけることで把持動作を行い、各把持部材３１ａの開口部を遠ざけることで解放動作を行うような構成としてもよい。
この場合、例えば、３つの把持部材３１ａを用いるのであれば、鉛直上方から俯瞰した場合に、それぞれの中心角が１２０°の３つの把持部材３１ａの先端を中央に近づけたり遠ざけたりするようにする。
このようにしても、上述した案内動作等の各動作を実行することができる。

［変形例３］
上述の実施形態において、具材状態判定部１５２は、力センサ３０Ｂによって計測された具材からの反力（すなわち、具材への接触の検出結果）のデータに基づいて、具材の状態を判定するものとしたが、これに限られない。

カメラの設置コスト等が問題とならない場合には、カメラ（すなわち、撮像装置）によって撮影を行うことにより、具材の状態を判定するようにしてもよい。また、上述の実施形態において、多関節ロボット３０が把持した具材の重量あるいは惣菜の容器に盛り付けられた具材の重量を重量センサ３０Ａによって計測するものとしたが、これに限られない。
例えば、撮像装置によって撮像された具材の画像から、具材の体積を推定し、密度と推定された体積を乗算すること等により、具材の重量を算出することも可能である。
この場合、重量センサ３０Ａを用いることなく、具材の重量を算出する手段を実装することができる。

［構成例］
以上のように、本実施形態における把持システム１は、把持部材３１ａを備えた多関節ロボット３０と、容器を移送させる移送機構２１，２２，２３と、多関節ロボット３０及び移送機構２１，２２，２３の動作を制御する制御装置４０と、を備える。
制御装置４０は、
移送機構２１，２２，２３により、ベルトコンベア２の搬送面で搬送中の容器を、搬送中の位置よりも多関節ロボット３０に近い位置である解放位置Ｐ２に対して移送する第１移送動作と、
多関節ロボット３０により、把持部材３１ａが把持している具材を解放位置Ｐ２で容器に対して解放する解放動作と、
移送機構２１，２２，２３により、具材が解放された容器を搬送面に再度移送することで、該容器をベルトコンベア２に再度搬送させる第２移送動作と、
を多関節ロボット３０及び移送機構２１，２２，２３に実行させる。
これにより、把持システム１は、ベルトコンベア２の搬送面ではなく、多関節ロボット３０に近い位置である解放位置Ｐ２において、盛り付けのための解放を行うことができる。そのため、多関節ロボット３０は、解放の際に長い距離を移動する必要がなく、移動経路での具材の落下を防止できる。また、多関節ロボット３０は、容器の近傍にて盛り付けを行うことから、ロボットアーム３２を伸ばして遠方で盛り付けを行う場合と比べて、より精度の高い動きが実現でき、適切な盛り付けを実現できる。そのため、盛り付けのために、具材を解放した際に、ベルトコンベア２上に具材を落下させてしまうことを抑制できる。

また、このような各搬送動作を行う移送機構２１，２２，２３は、設置面積をほとんど拡大することのない、比較的簡単な構成の駆動機構で実現することができる。また、把持システム１は、上述した従来技術のように、多関節ロボット３０の周辺に、供給機を配置する必要や、供給する容器をストックする必要はない。さらに、具材が解放された容器を同じベルトコンベア２の搬送面に再度移送することから、例えば、盛り付け前の容器を搬送する第１ベルトコンベアと、盛り付け後の容器を搬送する第２ベルトコンベアと、のように複数のベルトコンベアを用意する必要もない。
従って、把持システム１によれば、ロボットによって把持した具材を解放する場合に、設置面積を必要以上に拡大させることなく、具材を適切に盛り付けることができる。

把持部材３１ａが解放動作に先立って把持しておく具材が収容された具材収容部１０をさらに備えると共に、
搬送面の進行方向と交わる方向において、搬送面、多関節ロボット３０、具材収容部１０の順に配置されている。
これにより、解放の際に容器と多関節ロボット３０の距離が近付くのみならず、把持の際に多関節ロボット３０と具材収容部１０との距離が短くなるよう配置される。従って、多関節ロボット３０が把持の際に移動すべき距離と、解放の再起に移動すべき距離との合計距離も短くすることができる。そのため、移動経路での具材の落下を、より防止できる。

解放位置Ｐ２は、搬送面の鉛直上方の位置であり、
第１移送動作を行った移送機構２１は、解放動作が終了するまで容器を解放位置Ｐ２において保持する。
これにより、多関節ロボット３０の周辺に、解放位置Ｐ２を用意する必要がなくなり、設置面積をより縮小できる。

解放位置Ｐ２は、搬送面の進行方向と交わる方向にある位置であり、
移送機構２２の駆動部分は、解放位置Ｐ２とは遮蔽された位置で駆動する。
これにより、解放を行った際に、解放位置Ｐ２において仮に具材の飛散等が発生しても、移送機構２２の駆動部分に具材が付着することを防止できる。

解放位置Ｐ２は、搬送面の進行方向と交わる方向において搬送面と近接する位置であり、
第１移送動作において、移送機構２３は、容器を搬送面から解放位置Ｐ２までスライドさせることで容器の移送をする。
これにより、スライドさせるための比較的簡単な構成の駆動機構で、移送機構２３を実現することができる。

搬送面で搬送されている容器を検出する容器検出センサ６１をさらに備え、
制御装置４０は、検出手段の検出結果に基づいて、第２移送動作の対象とする容器と、搬送面で搬送されている他の容器とが衝突しないタイミングで、移送機構２１，２２，２３に第２移送動作を実行させる。
これにより、第２移送動作において、具材を盛り付け済みの容器と、他の容器とが衝突することを防止できる。

搬送面で搬送されている容器を検出する容器検出センサ６１と、
搬送面で搬送されている容器に開放されている具材を検出する具材検出センサ６２と、
をさらに備え、
制御装置４０は、
容器検出センサ６１で検出された容器であって、且つ、具材検出センサ６２で具材が検出されなかった容器を対象として移送機構２１，２２，２３に実行させる。
これにより、具材が既に盛り付け済みの容器を移送することなく、具材をこれから盛り付けるべき容器（すなわち、空の容器）のみを移送することができる。

多関節ロボット３０及び移送機構２１，２２，２３の組を、複数組備え、
制御装置４０は、
複数組の多関節ロボット３０及び移送機構２１，２２，２３に、１つのベルトコンベア２の１つの搬送面を対象として、第１移送動作及び第２移送動作を実行させる。
これにより、上述した各センサによる制御を利用した盛り付け済みの容器を検出することや衝突を防ぐことというメリットを有効に活用して、複数の多関節ロボット３０を協働させることができる。

なお、上述の実施形態及び変形例は、本発明の実施形態の一例であり、本発明の機能を実現する種々の実施形態が本発明の範囲に含まれる。
例えば、上述の実施形態及び変形例において、惣菜を盛り付ける把持システムに本発明を適用する場合を例に挙げて説明したが、本発明は、種々の対象物を把持するシステムに適用することができる。例えば、練ったモルタル、コンクリート、漆喰、粘土等、粘性あるいは粘着性が高い材料を把持するシステムに本発明を適用することができる。本発明は、作業温度又は室温において中粘度以上（５０００ｍＰａ・ｓ）以上の粘度を有する対象物を把持する際に好適である。
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。
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。
換言すると、図６の機能的構成は例示に過ぎず、特に限定されない。すなわち、上述した一連の処理を全体として実行できる機能が把持システム１に備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのような機能ブロックを用いるのかは特に図５の例に限定されない。
また、１つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。

一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。
コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。

プログラムを記憶する記憶媒体は、装置本体とは別に配布されるリムーバブルメディア、あるいは、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体等で構成される。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクあるいはフラッシュメモリ等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ－Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ），Ｂｌｕ－ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ－Ｄｉｓｋ）等により構成される。フラッシュメモリは、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリあるいはＳＤカードにより構成される。また、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体は、例えば、プログラムが記憶されているＲＯＭやハードディスク等で構成される。

なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
また、本明細書において、システムの用語は、複数の装置や複数の手段等より構成される全体的な装置を意味するものとする。

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。すなわち、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。本発明が取ることの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。

１ 把持システム、２ ベルトコンベア、２Ａ 案内部材、１０ 具材収容部、１０Ａ 収容空間、２１、２２、２３ 移送機構、２１１、２２１ 第１駆動機構、２１２、２２２ 第２駆動機構、２１３、２２３ 容器保持部、２５、２６ アクチュエータ、２７ 接続部材、３０ 多関節ロボット、３０Ａ 重量センサ、３０Ｂ 力センサ、３１ ハンド、３１ａ 把持部材、３２ ロボットアーム、４０ 制御装置、５０ 遮蔽部、６１ 容器検出センサ、６２ 具材検出センサ、１５１ センサ情報取得部、１５２ 具材状態判定部、１５３ 具材量判定部、１５４ 多関節ロボット制御部、１５５ 移送機構制御部、１５６ 記録制御部、１７１ パラメータ記憶部、１７２ 履歴データベース（履歴ＤＢ）、７１１ ＣＰＵ、７１２ ＲＯＭ、７１３ ＲＡＭ、７１４ バス、７１５ 入力部、７１６ 出力部、７１７ 記憶部、７１８ 通信部、７１９ ドライブ、７３１ リムーバブルメディア

Claims (5)

1. ロボットと、容器を移送させる移送機構と、前記ロボット及び前記移送機構の動作を制御する制御装置と、を備えた処理システムであって、
   前記制御装置は、
   前記移送機構により、搬送装置の搬送面で搬送中の前記容器を、前記搬送中の位置よりも前記ロボットに近い位置である解放位置に対して移送する第１移送動作と、
   前記ロボットにより、前記解放位置で前記容器に対して対象物を解放する解放動作と、
   前記移送機構により、前記対象物が解放された前記容器を前記搬送面に再度移送することで、該容器を前記搬送装置に再度搬送させる第２移送動作と、
   を前記ロボット及び前記移送機構に実行させ、
   前記第１移送動作及び前記第２移送動作において、前記移送機構は、前記容器の端部に水平方向から当接しながら水平方向に動くことで前記容器を移送する、
   ことを特徴とする処理システム。
2. 前記移送機構は、前記搬送装置の搬送方向と交差する方向に隔てて並ぶ２つの壁体を備え、前記２つの壁体の間に搬送された容器を移送する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の処理システム。
3. 前記ロボット及び前記移送機構の組を、複数組備え、
   前記制御装置は、
   前記複数組の前記移送機構それぞれに、１つの前記搬送装置の１つの前記搬送面を対象として、前記第１移送動作及び第２移送動作を実行させる、
   ことを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の処理システム。
4. 移送機構であって、
   搬送装置の搬送面で搬送中の容器を、前記搬送中の位置よりもロボットに近い位置である解放位置に対して移送し、
   前記ロボットが前記解放位置で前記容器に対して対象物を解放した後に、該容器を前記搬送面に再度移送することで、該容器を前記搬送装置に再度搬送させ、
   前記解放位置への移送及び前記搬送面への移送において、前記容器の端部に水平方向から当接しながら水平方向に動くことで前記容器を移送する、
   ことを特徴とする移送機構。
5. 前記移送機構は、前記搬送装置の搬送方向と交差する方向に隔てて並ぶ２つの壁体を備え、前記２つの壁体の間に搬送された容器を移送する、
   ことを特徴とする、請求項４に記載の移送機構。

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