JP7442224B1 - Gripping system, grasping method, control device, and program - Google Patents
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Abstract
【課題】ロボットによって把持した対象物を解放する場合に、解放された対象物の状態を、より適切な状態とする。【解決手段】把持システム1は、開閉する把持部材31aを備えた多関節ロボット30と、多関節ロボット30の動作を制御する制御装置40と、を備える。制御装置40は、把持部材31aを閉状態とすることで、把持対象となる対象物を把持部材31aにより把持する把持動作と、把持部材31aを開状態とすることで、把持動作により把持した把持対象物を把持部材31aから解放する解放動作と、把持部材31aを解放動作により解放した解放対象物に接触させた状態で開状態とすることで、解放対象物の表面を均す均し動作と、を多関節ロボット30に実行させる。【選択図】図7An object of the present invention is to bring the released object into a more appropriate state when releasing the object gripped by a robot. A gripping system 1 includes an articulated robot 30 having a gripping member 31a that opens and closes, and a control device 40 that controls the operation of the articulated robot 30. The control device 40 performs a gripping operation in which an object to be gripped is gripped by the gripping member 31a by closing the gripping member 31a, and a gripping operation in which the object to be gripped is gripped by the gripping operation by opening the gripping member 31a. A release operation for releasing the object from the gripping member 31a, and a leveling operation for leveling the surface of the object to be released by bringing the gripping member 31a into an open state in a state in which it is in contact with the object to be released by the release operation. , the articulated robot 30 is made to execute. [Selection diagram] Figure 7
Description
本発明は、把持システム、把持方法、制御装置、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a gripping system, a gripping method, a control device, and a program.
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、バット等の容器に蓄えられた具材をロボットが所定量把持し、惣菜の容器の定められた領域に移送して解放(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に開示されている。
In recent years, various tasks have been performed using robots equipped with grasping functions. For example, when a robot performs the work of plating a side dish, the robot grasps a predetermined amount of ingredients stored in a container such as a vat, transfers them to a designated area of the side dish container, and releases them. (place) work is realized.
A technique related to such a robot that serves food is disclosed in, for example,
しかしながら、ロボットによる盛り付け作業では、盛り付け後の具材の状態が、適切な状態とならない場合があった。
例えば、把持した具材を容器中央で解放した場合、具材は容器中央に山状に高く盛り付けられる。これに対して、容器の盛り付けるべき領域の端の部分には、具材が行き渡らず、盛り付け後に容器の底面が見えてしまう。そして、このように底面が見えると、盛り付けられた商品を購入する顧客からは、盛り付けられている具材の総量が少なく感じられる。
これを避けるために、食品工場等では、容器の底面が見えないように平坦に具材を盛り付けたいという要望がある。しかし、従来の技術では、このような要望を満たすことは困難であった。
However, in the plating work performed by a robot, the state of the ingredients after plating may not be in an appropriate state.
For example, when the gripped ingredients are released at the center of the container, the ingredients are piled up high in the center of the container. On the other hand, the ingredients do not spread to the edge of the area of the container where the food should be served, and the bottom of the container is visible after being served. When the bottom surface is visible in this way, customers who purchase the packaged product feel that the total amount of ingredients on the plate is small.
To avoid this, there is a desire in food factories and the like to arrange ingredients flatly so that the bottom of the container is not visible. However, with conventional techniques, it has been difficult to satisfy such demands.
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、ロボットによって把持した対象物を解放する場合に、解放された対象物の状態を適切な状態とすることについて、未だ改善の余地があった。
Furthermore, this problem is not limited to cases where the object is food, but is common to various fields in which gripping is performed by robots, such as the industrial field.
That is, in the conventional technology, when releasing an object gripped by a robot, there is still room for improvement in bringing the released object into an appropriate state.
本発明の課題は、ロボットによって把持した対象物を解放する場合に、解放された対象物の状態を、より適切な状態とすることである。 An object of the present invention is to bring the released object into a more appropriate state when releasing the object gripped by a robot.
上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係る把持システムは、
開閉する把持部材を備えたロボットと、前記ロボットの動作を制御する制御装置と、を備えた把持システムであって、
前記制御装置は、
前記把持部材を閉状態とすることで、把持対象となる対象物を前記把持部材により把持する把持動作と、
前記把持部材を開状態とすることで、前記把持動作により把持した把持対象物を前記把持部材から解放する解放動作と、
前記把持部材を前記解放動作により解放した解放対象物に接触させた状態で開状態とすることで、前記解放対象物の表面を均す均し動作と、
を前記ロボットに実行させることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a gripping system according to an embodiment of the present invention,
A gripping system comprising a robot equipped with a gripping member that opens and closes, and a control device that controls the operation of the robot,
The control device includes:
a gripping operation of gripping an object to be gripped by the gripping member by bringing the gripping member into a closed state;
a releasing operation of releasing the gripped object gripped by the gripping operation from the gripping member by opening the gripping member;
a leveling operation of leveling the surface of the release target by bringing the gripping member into an open state in a state in which it is in contact with the release target released by the release operation;
The robot is characterized by causing the robot to execute the following.
本発明によれば、ロボットによって把持した対象物を解放する場合に、解放された対象物の状態を、より適切な状態とすることができる。 According to the present invention, when an object gripped by a robot is released, the state of the released object can be brought into a more appropriate state.
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及び図2は、本発明に係る把持システム1全体の構成を示す模式図であり、図1は、把持システム1が複数並べられた状態を示す斜視図、図2は、把持システム1の主要部を拡大した斜視図である。
本実施形態における把持システム1は、材料を盛り付けて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本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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Embodiment]
[composition]
1 and 2 are schematic diagrams showing the overall configuration of a
The
図1及び図2に示すように、把持システム1は、具材収容部10と、容器供給部20と、多関節ロボット30と、制御装置40と、遮蔽部50と、を備えている。なお、把持システム1に隣接して、惣菜の容器を自動的に運搬するベルトコンベア2が設置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
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ー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)、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。本実施形態において、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。
The
容器供給部20は、把持システム1において、具材が盛り付けられる所定位置(図2中の盛り付け位置P1)に惣菜の容器を供給する。容器供給部20には、惣菜の容器が複数収容されており、把持システム1が動作を開始すると、容器を1つずつ盛り付け位置P1に供給する。また、盛り付け位置P1には、惣菜の容器の重量を計測する重量センサ21が設置されており、盛り付け位置P1において具材が盛り付けられると、盛り付けられた具材の重量(すなわち、盛り付けによって増加した重量)を計測する。このとき計測された重量のデータは、制御装置40に出力される。そして、重量の計測が終了すると、容器供給部20に備えられた押し出し機構によって、惣菜の容器がベルトコンベア2に搬出される。
The
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。
The articulated
Further, the joint holding the
更に、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。
Further, the joint that holds the
図3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3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3に示すように、本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。更に、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。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the shape of the gripping
Note that in FIG. 3, only one of the pair of gripping
As shown in FIG. 3, the gripping
In addition, in the following description, when each of these pair of gripping
図4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の水平方向を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。
FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship among the
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、本実施形態では、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等の動作を適切に実行することが可能となる。
The
Furthermore, the
With such a configuration, in this embodiment, the positions and orientations of the
図5は、一対の把持部材31aの開閉について示す図である。図3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5におけるX方向、Y方向、及びZ方向の各方向は、図4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5(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5(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。
FIG. 5 is a diagram showing opening and closing of the pair of gripping
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、容器形状が開口することで、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。
Then, the pair of gripping
Furthermore, after the pair of gripping
図1及び図2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、容器供給部20が容器を供給する動作、及び多関節ロボット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。
Returning to FIGS. 1 and 2, the
遮蔽部50は、把持システム1において、具材収容部10、容器供給部20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、容器供給部20への惣菜の容器の追加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。
The shielding
[制御装置40のハードウェア構成]
図6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6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。
[Hardware configuration of control device 40]
FIG. 6 is a schematic diagram showing the hardware configuration of the
As shown in FIG. 6, the
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。
The
The
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。
The
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。
The
The
The
The
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。
A
Note that the above hardware configuration is the basic configuration of the
[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7は、制御装置40の機能的構成を示すブロック図である。
図7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、容器供給制御部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。
[Functional configuration]
Next, the functional configuration of the
FIG. 7 is a block diagram showing the functional configuration of the
As shown in FIG. 7, by executing a program for controlling the operation of the
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、容器供給部20から供給される惣菜の容器の位置、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。本実施形態において、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。
The
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。
In the
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、容器供給部20の重量センサ21によって計測された具材の重量のデータを取得する。
The sensor
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。本実施形態では、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。
The ingredient
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。
In addition, upon recognizing the depth of the ingredient and the degree of flatness of the surface, the ingredient
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や、容器供給部20の重量センサ21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、及び、規定量の具材が惣菜の容器に盛り付けられたか否かを判定する。
Based on the data of the weight of the ingredients measured by the
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)、解放した具材を均す動作(均し動作)、把持部材31aに付着した具材を解放した具材の表面に落下させる動作(落下動作)等を多関節ロボット30に実行させる。
The articulated
容器供給制御部155は、容器供給部20を制御し、把持システム1において盛り付けられる具材を盛り付けるための惣菜の容器を所定のタイミングで盛り付け位置P1に供給させる。また、容器供給制御部155は、容器供給部20を制御し、具材が盛り付けられた惣菜の容器をベルトコンベア2に搬出させる。
The container
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。
The
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が実行する各動作の詳細について説明をする。
Next, details of each operation performed by the articulated
[把持動作]
本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。
[Gripping action]
In the grasping
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。更に、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。
Further, the weight calculated in this manner can also be held as data in a table format. Furthermore, since the range of the surface of the ingredient whose flatness decreases can be determined by one grasping operation, a pitch for shifting the grasping position is set for each grasping operation on the surface of the ingredient within the
図8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8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、更に、(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。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a grasping operation by the articulated
As shown in FIG. 8, when the articulated
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。
Detecting the surface of the ingredient in step (2) can be done by measuring the reaction force that the gripping
In addition, when inserting the gripping
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。
In addition, in step (8), even if the gripping
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。
Note that the relationship between the depth (insertion amount) of the gripping
[解放動作]
図9(a)及び図9(b)は、多関節ロボット30による解放動作の一例を示す模式図である。
図9(a)において、Y方向は、把持部材31aによって把持及び解放を行う際の開閉方向であり、X方向は、水平面において開閉方向と直交する方向であり、Z方向は、高さ方向である。つまり、図12は、一対の把持部材31aのX方向に対し垂直な断面(すなわち、YZ平面)を図示する模式図である。この図9(a)におけるX方向、Y方向、及びZ方向の各方向は、図4において定義した各方向と同一である。
なお、後述の図9(b)及び図9(c)、並びに、図10、図11、及び図13の何れも同様の垂直断面(すなわち、YZ平面)を図示するものであるため、これらの図では各方向の図示を省略する。
[Release action]
9(a) and 9(b) are schematic diagrams showing an example of a release operation by the articulated
In FIG. 9(a), the Y direction is the opening/closing direction when gripping and releasing by the gripping
Note that since FIGS. 9(b) and 9(c), as well as FIGS. 10, 11, and 13, which will be described later, all illustrate similar vertical sections (i.e., YZ plane), these In the figure, illustration of each direction is omitted.
多関節ロボット30は、図8に示したようにして把持動作を行うことで収容空間10A内に収容されている具材を把持する。そして、多関節ロボット30は、図9(a)に示すように、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する。そして、多関節ロボット30は、解放を行う高さまで把持部材31aを下降させる。なお、図中及び以下の説明では、把持部材31aが把持した具材を適宜「把持具材」と称する。
The articulated
次に、図9(b)に示すように、多関節ロボット30は、解放を行う高さまで下降をすると、下降を停止してから把持部材31aを開閉方向に開いて開状態とすることで、把持部材31aから把持具材を解放する。この解放は、例えば、惣菜の容器の水平面における中央の、容器底面に近接した高さで行われる。このような位置において解放をすることで、解放した具材が惣菜の容器外に飛散することを防止できる。
Next, as shown in FIG. 9(b), when the articulated
この場合、容器中央で解放された解放具材は、容器中央に山状に高く盛り付けられる。これに対して、容器の盛り付けるべき領域の端の部分には、解放具材が行き渡らず、容器を鉛直上方から俯瞰した場合に容器の底面が見える状態となる。上述したように、このように底面が見えると、盛り付けられた商品を購入する顧客からは、盛り付けられている解放具材の総量が少なく感じられる。そこで、本実施形態では、解放動作の後に、以下で説明する均し動作を実行する。 In this case, the release ingredients released at the center of the container are piled up high in the center of the container. On the other hand, the release material does not spread to the end portion of the area where the container should be served, and the bottom surface of the container is visible when the container is viewed from vertically above. As described above, when the bottom surface is visible in this way, customers who purchase the packaged product feel that the total amount of the packaged release ingredients is small. Therefore, in this embodiment, after the release operation, a leveling operation, which will be described below, is performed.
また、具材が粘性や粘着性を有するような場合には、図示するように、把持部材31aの内面に把持具材の一部が付着してしまうことがある。ただし、本実施形態では、この付着した具材を、後述の落下動作により落下させることができる。なお、図中及び以下の説明では、把持部材31aが解放した具材を適宜「解放具材」と称する。また、把持部材31aに付着した具材を適宜「付着具材」と称する。
Further, when the ingredients have viscosity or stickiness, a part of the gripped ingredients may adhere to the inner surface of the gripping
[均し動作]
図9(c)及び図10は、多関節ロボット30による均し動作の一例を示す模式図である。
図9(c)に示すように、多関節ロボット30は、解放動作を行った後に、把持部材31aに開状態を維持させたまま、盛り付けられた解放具材よりも鉛直上方の位置まで上昇させる。次に、図10(d)に示すように、多関節ロボット30は、盛り付けられた解放具材よりも鉛直上方の位置で把持部材31aを閉じて閉状態とする。すなわち、盛り付けた解放具材に把持部材31aが接触しないようにして、把持部材31aを上昇すると共に閉状態とする。
このように把持部材31aは、解放具材に接触していないので、この時点での解放具材の盛り付け状態は、解放直後の盛り付け状態から変わっていない。
[Leveling operation]
FIGS. 9(c) and 10 are schematic diagrams showing an example of a leveling operation by the articulated
As shown in FIG. 9(c), after performing the release operation, the articulated
As described above, since the gripping
次に、図10(e)に示すように、多関節ロボット30は、把持部材31aに閉状態を維持させたまま、山状に盛り付けられた解放具材の中央(すなわち、容器中央)の表面に向かって下降させる。これにより、把持部材31aの先端の外面が、容器中央において山状に盛り付けられた解放具材の頂点部分に接触した状態となる。
この場合に、どの程度の高さまで把持部材31aを下降させるかは、解放具材の特性(例えば、粘性や粘着性や密度)や、解放具材の形状や、解放具材の量や、容器の大きさ等に応じて適宜設定することができる。一例として、容器中央の解放具材の頂点の高さよりも低い高さであって、均し後の高さとして想定する高さよりも高い高さに、把持部材31aの先端が位置するまで下降をさせる。なお、解放具材の頂点の高さ、及び均し後の高さとして想定する高さについての理解を容易とするために、これらの高さそれぞれを、破線にて図中に示す。
Next, as shown in FIG. 10(e), the articulated
In this case, the height to which the gripping
次に、図10(f)に示すように、多関節ロボット30は、把持部材31aの先端の外面が解放具材に接触した状態のまま、把持部材31aを開いて開状態とする。これに伴い、解放具材の表面の複数の領域において他の領域よりも高さが相対的に高くなる領域を対象として、均し動作が実現される。
Next, as shown in FIG. 10(f), the articulated
これにより、開閉する把持部材31aによる解放動作の特性から、どうしても高さが相対的に高くなってしまう領域(ここでは、容器中央)の具材を、どうしても高さが相対的に低くなってしまう領域(ここでは、容器の端)に移動させることで表面を均して、高さを均一にすることができる。
また、このようにして解放具材の表面を均すことで、容器の盛り付けるべき領域の端の部分まで具材を行き渡らせることができる。そのため、盛り付け後に、容器の底面が見えてしまうという問題を解消することができる。加えて、容器に盛り付けられた具材の表面の状態を、見栄えのよい平坦な状態とすることができる。すなわち、開閉する把持部材31aによる解放動作の欠点を補い、解放された解放具材の状態を、より適切な状態とすることができる。
As a result, due to the characteristics of the release operation by the gripping
Furthermore, by leveling the surface of the release ingredients in this way, the ingredients can be spread all the way to the edges of the area of the container where they are to be served. Therefore, it is possible to solve the problem that the bottom of the container is visible after serving. In addition, the surface of the ingredients placed in the container can be made flat and presentable. That is, it is possible to compensate for the drawbacks of the release operation by the gripping
また、この均し動作は、把持部材31aを動作させるのみで実現できる。そのため、解放具材の表面を均すための専用の部材や機構等を別途用意する必要もない、という効果も奏する。
更に、把持システム1によれば、容器中央を基準として解放を行うことで、解放時に具材が容器外に飛散することを防止できる。
更に、把持システム1によれば、把持部材31aの外面を容器中央で山状の解放具材の頂点に接触させた状態で、把持部材31aを開状態とする。これにより、効率よく均すことができる状態とした上で、均し動作を実行することができる。
Moreover, this leveling operation can be realized only by operating the gripping
Furthermore, according to the
Further, according to the
[落下動作]
図11は、多関節ロボット30による落下動作の一例を示す模式図である。上述したように把持動作、解放動作、及び均し動作を行うことで、具材の盛り付けを実現できると共に、盛り付けられた解放具材の状態を、より適切な状態とすることができる。しかしながら、把持動作及び解放動作に伴い、把持部材31aの内面には付着具材が付着してしまっている。また、均し動作に伴い、把持部材31aの外面にも付着具材が付着してしまっている。
この状態のまま把持部材31aを収容空間10Aに移送すると、その移送の経路において付着具材が落下して、付着具材が飛散するおそれがある。そして、このように付着具材が飛散すると、作業者が手作業にて清掃を行う必要が生じる。また、飛散した具材は廃棄することになるので、具材のロスが生じる。そこで、本実施形態では、均し動作を行った後に、以下に説明する落下動作を行う。
[Falling motion]
FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a falling motion by the articulated
If the gripping
図11(g)に示すように、多関節ロボット30は、解放動作を行った後に、把持部材31aを付着具材と共に上昇させる。
As shown in FIG. 11(g), after performing the releasing operation, the articulated
次に、図11(h)に示すように、多関節ロボット30は、把持部材31aを付着具材と共に移動させることにより、付着具材を容器内の解放具材の表面に落下させる。この場合に、移動とは、例えば、上下運動を繰り返すことである。あるいは、例えば、左右運動を繰り返すことや、上下運号と左右運動を組み合わせて行うことである。この際の移動範囲(ストローク)や、これらの運動を繰り返す回数については、具材の大きさや具材の形状や盛り付け作業に要求される早さ等を考慮して予め設定しておくことができる。
また、このように予め設定しておくのではなく、実際の落下状況に応じて、制御をするようにしてもよい。例えば、重量センサ30Aによって把持部材31aに付着している付着具材の重量を計測し、この付着具材の重量が閾値を下回るまで、運動を繰り返すようにしてもよい。また、この場合に、複数回運動を繰り返しても付着具材の重量が閾値を下回らないのであれば、移動範囲を広げて、より大きな動きで付着具材を落下させるようにしてもよい。
これにより、均し動作や、把持動作及び解放動作に伴い把持部材31aに付着した解放具材は、容器上に盛り付け済みの解放具材の表面に落下する。そのため、例えば、収容空間10Aへの移送の経路において、付着具材が落下して、付着具材が飛散することを防止できる。
なお、図11(g)に示すように、把持部材31aを上昇させる場合に、把持部材31aを必要以上に高く上昇させると、図11(h)を参照して上記した落下させるための動作に伴って、付着具材が容器外に飛散する可能性がある。そのため、この動作の妨げにならない程度だけ、把持部材31aを上昇させるとよい。
Next, as shown in FIG. 11(h), the articulated
Moreover, instead of setting in advance in this way, the control may be performed according to the actual falling situation. For example, the weight of the attached ingredient attached to the gripping
As a result, the release material adhering to the gripping
In addition, as shown in FIG. 11(g), when raising the gripping
[全体動作]
次に、把持システム1の全体動作を説明する。
図12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12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。
[Overall operation]
Next, the overall operation of the
FIG. 12 is a flowchart showing the flow of ingredient plating processing executed by the
When the ingredient plating process is started, in step S11 in FIG. (data on the insertion amount, etc.) from the
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。
In step S12, the articulated
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。
In step S13, the ingredient
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。
In step S14, the depth to which the gripping
In step S15, the articulated
In step S16, the articulated
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。
In step S17, the ingredient
ステップS18において、多関節ロボット制御部154は、把持部材31aを惣菜の容器の位置に移送する。
ステップS19において、多関節ロボット制御部154は、容器内の所定の領域(例えば、水平面における容器の中央)に、把持部材31aが把持した把持具材を解放する。
In step S18, the articulated
In step S19, the articulated
ステップS20において、多関節ロボット制御部154は、把持部材31aを開いたまま上昇させる。
ステップS21において、多関節ロボット制御部154は、把持部材31aを閉じて下降させる。
ステップS22において、多関節ロボット制御部154は、把持部材31aを解放具材に接触させた状態で開くことで解放具材の表面を均す。
なお、このステップS20からステップS21までの処理は、図9(c)~図10を参照して説明した均し動作に相当する。
In step S20, the articulated
In step S21, the articulated
In step S22, the articulated
Note that the processing from step S20 to step S21 corresponds to the leveling operation described with reference to FIGS. 9(c) to 10.
ステップS23において、多関節ロボット制御部154は、落下動作により付着具材を落下させる。
In step S23, the articulated
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。
In step S24, the
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。
In step S25, the articulated
If the conditions for terminating the ingredient plating process are not met, a negative determination is made in step S25, and the process is repeated from step S12. On the other hand, if the conditions for terminating the ingredients plating process are met, the determination in step S25 is Yes, and the ingredients plating process ends.
以上のように、本実施形態に係る把持システム1は、多関節ロボット30によって把持した具材を解放する場合に、解放された解放具材の状態を、より適切な状態とすることができる。これに加えて、本実施形態に係る把持システム1は、均し動作や落下動作の説明の際に上述したような、様々な効果も奏する。
As described above, the grasping
[変形例1]
上述の実施形態では、図9(a)及び図9(b)に示すように把持部材31aを下降させた後に、把持部材31aを停止した状態で開くことで開状態として、把持具材を解放していた。これに限らず、他の方法にて把持具材の解放を行うようにしてもよい。例えば、把持部材31aを下降させると共に、該下降を停止させるにあたり、停止の前後での速度の変化量の値が所定値よりも大きくなるように急停止をさせながら、解放動作を実行させるようにしてもよい。これにより、把持している把持具材を効率よく落下させることができる。図13は、多関節ロボット30による急停止を伴う解放動作の一例を示す模式図である。
[Modification 1]
In the above-described embodiment, after lowering the gripping
まず図13(a)に示すように、多関節ロボット30は、把持具材を把持した状態の把持部材31aを所定の速度以上で下降させる。そして、図13(b)に示すように、多関節ロボット30は、把持部材31aを下降させた状態で開くことで開状態として、把持具材を解放させると共に、下降を取りやめることで把持部材31aを停止させる。
この場合に、多関節ロボット30は、単に停止をするのではなく、把持部材31aの下降を停止させるにあたり、停止の前後での速度の変化量の値が所定値よりも大きくなるように急停止をさせることで、把持具材を把持部材31aから落下させる。
これにより、急停止時に多関節ロボット30により支持される把持部材31aについては下降方向の慣性力が打ち消される一方で、把持具材に対しては下降方向の慣性力が保たれるので、把持具材を効率よく落下させることができる。また、この場合に、落下した解放具材は、1つの塊となって山状に盛り付けられてしまう。しかし、その後、上述したように均し動作を行うことにで、解放された解放具材の状態を、より適切な状態とすることができるため、問題とはならない。
First, as shown in FIG. 13(a), the articulated
In this case, the articulated
As a result, the inertia force in the downward direction of the gripping
[変形例2]
上述の実施形態では、図9(a)及び図9(b)に示すように把持部材31aを下降させた後に、把持部材31aを停止した状態で開くことで開状態として、把持具材を解放していた。また、図10(e)及び図10(f)示すように、把持部材31aを解放具材に接触させた状態で開くことで均し動作を実行していた。この場合に、把持部材31aの開き方を、解放動作を行う際と、均し動作を行う際とで、異ならせるようにしてもよい。
[Modification 2]
In the above-described embodiment, after lowering the gripping
例えば、均し動作を行う際に、解放動作を行う際と同じようにして把持部材31aを開くと、把持部材31aの水平方向の動き(すなわち、Y方向の動き)に勢いがつきすぎ、本来容器内で均すべき解放具材を、容器外まで飛散させてしまうおそれがある。
そこで、ハンド31が、把持部材31aの水平方向の動きの速度を可変できるような機構を有しているような場合には、均し動作を行う際には、解放動作を行う際よりも、より緩やかな速度となるように、制御するとよい。これにより、均し動作において、解放具材が容器外まで飛散することを防止できる。
For example, when performing a leveling operation, if the gripping
Therefore, when the
また、例えば、ハンド31が、把持部材31aの水平方向の開き幅を可変できるような機構を有しているような場合には、均し動作を行う際には、解放動作を行う際よりも、より狭い開き幅となるように、制御するとよい。これによっても、均し動作において、解放具材が容器外まで飛散することを防止できる。この場合、例えば、ON/OFF制御の電磁弁を用いたエアシリンダにより把持部材31aを開く機構であっても、開き幅を検出するセンサを、複数の開き幅に対応して複数配置することで開き幅を可変させることができる。
なお、水平方向の動きの速度や開き幅は、例えば、具材を盛り付ける容器の大きさ等に応じて調整することも可能である。例えば、容器が大きく、解放動作を行う際の開き幅では、容器の端まで具材を行き渡らせることができない場合も考えられる。このような場合には、均し動作を行う際には、解放動作を行う際よりも、より広い開き幅となるように、制御するとよい。これにより、大きな容器であっても、容器の端まで具材を行き渡らせることができる。
Furthermore, for example, if the
Note that the speed of horizontal movement and the opening width can also be adjusted depending on, for example, the size of the container in which the ingredients are to be placed. For example, there may be cases where the container is large and the opening width when performing the opening operation does not allow the ingredients to spread all the way to the edge of the container. In such a case, it is preferable to control the opening width to be wider when performing the leveling operation than when performing the releasing operation. This allows the ingredients to be spread all the way to the edges of the container, even if the container is large.
[変形例3]
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、上述した均し動作等の各動作を実行することができる。
[Modification 3]
In the embodiment described above, it was assumed that a pair of gripping
In this case, for example, if three
Even in this case, each operation such as the above-mentioned leveling operation can be executed.
[変形例4]
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。
[Modification 4]
In the above-described embodiment, the ingredient
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,21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,21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。
If the installation cost of the camera is not a problem, the state of the ingredients may be determined by taking a picture with a camera (that is, an imaging device). Further, in the above-described embodiment, the weight of the ingredients held by the articulated
For example, it is also possible to calculate the weight of the ingredient by estimating the volume of the ingredient from an image of the ingredient captured by the imaging device and multiplying the density by the estimated volume.
In this case, a means for calculating the weight of the ingredients can be implemented without using the
[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、開閉する把持部材31aを備えた多関節ロボット30と、多関節ロボット30の動作を制御する制御装置40と、を備える。
制御装置40は、
把持部材31aを閉状態とすることで、把持対象となる対象物を把持部材31aにより把持する把持動作と、
把持部材31aを開状態とすることで、把持動作により把持した把持対象物を把持部材31aから解放する解放動作と、
把持部材31aを解放動作により解放した解放対象物に接触させた状態で開状態とすることで、解放対象物の表面を均す均し動作と、
を多関節ロボット30に実行させる。
これにより、解放対象物の表面を均して、容器の盛り付けるべき領域の端の部分まで具材を行き渡らせることができる。そのため、盛り付け後に、容器の底面が見えてしまうという問題を解消することができる。加えて、容器に盛り付けられた具材の表面の状態を、見栄えのよい平坦な状態とすることができる。
すなわち、把持システム1によれば、ロボットによって把持した対象物を解放する場合に、解放された対象物の状態を、より適切な状態とすることができる。
また、この均し動作は、把持部材31aを動作させるのみで実現できる。そのため、解放対象物の表面を均すための専用の部材や機構等を別途用意する必要もない、という効果も奏する。
[Configuration example]
As described above, the gripping
The
a gripping operation of gripping an object to be gripped by the gripping
a releasing operation of releasing the gripped object gripped by the gripping operation from the gripping
a leveling operation of leveling the surface of the object to be released by bringing the gripping
The articulated
Thereby, the surface of the object to be released can be leveled, and the ingredients can be spread all the way to the edge of the area of the container to be served. Therefore, it is possible to solve the problem that the bottom of the container is visible after serving. In addition, the surface of the ingredients placed in the container can be made flat and presentable.
That is, according to the
Moreover, this leveling operation can be realized only by operating the gripping
制御装置40は、
解放動作を行うことに応じて、解放対象物の表面の複数の領域において他の領域よりも高さが相対的に高くなる領域を対象として、均し動作を実行させる。
これにより、解放動作の特性から、どうしても高さが相対的に高くなってしまう領域(例えば、容器の中央)の対象物を、どうしても高さが相対的に低くなってしまう領域(例えば、容器の端)に移動させることで表面を均して、高さを均一にすることができる。すなわち、開閉する把持部材31aによる解放動作の欠点を補うことができる。
The
In response to performing the release operation, a leveling operation is performed on a plurality of regions of the surface of the object to be released whose height is relatively higher than other regions.
As a result, due to the characteristics of the release operation, objects in areas where the height inevitably becomes relatively high (for example, the center of the container) can be removed from areas where the height inevitably becomes relatively low (for example, in the center of the container). By moving it to the edge), you can level the surface and make the height uniform. That is, it is possible to compensate for the drawbacks of the release operation by the gripping
制御装置40は、
解放動作において、所定の容器の水平面における中央に対して把持対象物を解放させ、
均し動作において、把持部材31aを所定の容器の水平面における中央で解放対象物に接触させた状態で、把持部材31aを開状態とする。
これにより、容器中央を基準として解放を行うことで、対象物が容器外に飛散することを防止できると共に、その後に容器中央に盛り付けた対象物を均すことができる。
The
In the release operation, the object to be grasped is released to the center of the horizontal plane of the predetermined container;
In the leveling operation, the gripping
Thereby, by performing the release based on the center of the container, it is possible to prevent the objects from scattering outside the container, and it is also possible to level out the objects placed in the center of the container afterwards.
制御装置40は、
解放動作を実行後に把持部材31aを開状態のまま上昇させ、
上昇させた把持部材31aを閉状態とさせ、
上昇後に閉状態とした把持部材31aを下降させることで把持部材31aの外面を解放対象物に接触させた状態で、把持部材31aを開状態とする、
という手順で均し動作を実行させる。
これにより、効率よく均すことができる状態とした上で、均し動作を実行することができる。
The
After performing the release operation, raise the
The raised gripping
By lowering the
Perform the leveling operation using these steps.
As a result, the leveling operation can be executed in a state where the leveling can be performed efficiently.
制御装置40は、
均し動作を実行後に、把持部材31aを移動させることにより、少なくとも均し動作に伴い把持部材31aに付着した解放対象物を、把持部材31aに付着していない解放対象物の表面に落下させる落下動作を多関節ロボット30にさらに実行させる。
これにより、均し動作や、把持動作及び解放動作に伴い把持部材31aに付着した解放対象物を、容器上に盛り付け済みの解放対象物の表面に落下させることで、対象物が容器外に飛散することを防止できる。
The
After performing the leveling operation, by moving the gripping
As a result, the object to be released that has adhered to the gripping
制御装置40は、
把持部材31aを下降させると共に、該下降を停止させるにあたり、停止の前後での速度の変化量の値が所定値よりも大きくなるように急停止をさせながら、解放動作を実行させる。
これにより、急停止時に多関節ロボット30により支持される把持部材31aについては下降方向の慣性力が打ち消される一方で、付着した具材に対しては下降方向の慣性力が保たれるので、把持している把持具材を効率よく落下させることができる。
The
When lowering the gripping
As a result, in the case of a sudden stop, the inertia force in the downward direction of the gripping
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7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7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。
Note that the above-described embodiments and modified examples are examples of embodiments of the present invention, and various embodiments that realize the functions of the present invention are included within the scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiments and modifications, the case where the present invention is applied to a gripping system for serving side dishes has been described as an example, but the present invention can be applied to systems for gripping various objects. . For example, the present invention can be applied to a system for gripping highly viscous or sticky materials such as mixed mortar, concrete, plaster, and clay. The present invention is suitable for gripping an object having a viscosity of medium viscosity or higher (5000 mPa·s) or higher at working temperature or room temperature.
Moreover, it is possible to implement the present invention by appropriately combining the examples described in the above-mentioned embodiments.
The series of processes described above can be executed by hardware or software.
In other words, the functional configuration in FIG. 7 is merely an example and is not particularly limited. That is, it is sufficient that the
Further, one functional block may be configured by a single piece of hardware, a single piece of software, or a combination thereof.
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。
When a series of processes is executed by software, a program constituting the software is installed on a computer or the like from a network or a recording medium.
The computer may be a computer built into dedicated hardware. Further, the computer may be a computer that can execute various functions by installing various programs, such as a general-purpose personal computer.
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。 The storage medium that stores the program may be a removable medium that is distributed separately from the device itself, or a storage medium that is pre-installed in the device itself. The removable media includes, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a flash memory. Optical disks include, for example, CD-ROMs (Compact Disk-Read Only Memory), DVDs (Digital Versatile Disks), Blu-ray Discs (registered trademark), and the like. The magneto-optical disk is composed of an MD (Mini-Disk) or the like. The flash memory is configured by, for example, a USB (Universal Serial Bus) memory or an SD card. Further, the storage medium pre-installed in the device main body is, for example, a ROM or hard disk in which programs are stored.
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。
Note that in this specification, the step of writing a program to be recorded on a recording medium is not only a process that is performed chronologically in accordance with the order, but also a process that is not necessarily performed chronologically but in parallel or individually. It also includes the processing to be executed.
Furthermore, in this specification, the term system refers to an overall device composed of a plurality of devices, a plurality of means, and the like.
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。 The above embodiment shows an example of applying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention. That is, the present invention can be modified in various ways, such as omissions and substitutions, without departing from the gist of the present invention, and various embodiments other than the above-described embodiments can be adopted. Various embodiments and modifications thereof that the present invention can take are included within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
1 把持システム、2 ベルトコンベア、10 具材収容部、10A 収容空間、20 容器供給部、21,30A 重量センサ、30 多関節ロボット、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、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 容器供給制御部、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 1 Grasping system, 2 Belt conveyor, 10 Ingredients storage section, 10A Storage space, 20 Container supply section, 21, 30A Weight sensor, 30 Articulated robot, 30B Force sensor, 31 Hand, 31a Gripping member, 32 Robot arm, 40 control device, 50 shielding unit, 151 sensor information acquisition unit, 152 ingredient state determination unit, 153 ingredient amount determination unit, 154 articulated robot control unit, 155 container supply control unit, 156 recording control unit, 171 parameter storage unit, 172 history database (history DB), 711 CPU, 712 ROM, 713 RAM, 714 bus, 715 input section, 716 output section, 717 storage section, 718 communication section, 719 drive, 731 removable media
Claims (6)
前記制御装置は、
前記把持部材を閉状態とすることで、把持対象となる対象物を前記把持部材により把持する把持動作と、
前記把持部材を下降させると共に、該下降を停止させるにあたり、停止の前後での速度の変化量の値が所定値よりも大きくなるように急停止をさせながら、前記把持部材を開状態とすることで、前記把持動作により把持した把持対象物を前記把持部材から解放する解放動作と、
前記把持部材を前記解放動作により解放した解放対象物に接触させた状態で開状態とすることで、前記解放対象物の表面を均す均し動作と、
を前記ロボットに実行させることを特徴とする把持システム。 A gripping system comprising a robot equipped with a gripping member that opens and closes, and a control device that controls the operation of the robot,
The control device includes:
a gripping operation of gripping an object to be gripped by the gripping member by bringing the gripping member into a closed state;
While lowering the gripping member, when stopping the lowering, the gripping member is brought into an open state while suddenly stopping so that the value of the amount of change in speed before and after the stop is larger than a predetermined value. a releasing operation of releasing the gripped object gripped by the gripping operation from the gripping member;
a leveling operation of leveling the surface of the release target by bringing the gripping member into an open state in a state in which it is in contact with the release target released by the release operation;
A gripping system that causes the robot to perform the following.
前記解放動作を行うことに応じて、前記解放対象物の表面の複数の領域において他の領域よりも高さが相対的に高くなった領域を対象として、前記均し動作を実行させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の把持システム。 The control device includes:
In response to performing the releasing operation, the leveling operation is performed on a plurality of regions of the surface of the object to be released whose height is relatively higher than other regions;
The gripping system according to claim 1, characterized in that:
前記解放動作において、所定の容器の水平面における中央に対して前記把持対象物を解放させ、
前記均し動作において、前記把持部材を前記所定の容器の水平面における中央で前記解放対象物に接触させた状態で、前記把持部材を開状態とする、
ことを特徴とする請求項2に記載の把持システム。 The control device includes:
in the releasing operation, releasing the grasped object to the center of a predetermined container in a horizontal plane;
In the leveling operation, the gripping member is brought into an open state with the gripping member in contact with the object to be released at the center of the horizontal plane of the predetermined container;
The gripping system according to claim 2 , characterized in that:
前記解放動作を実行後に前記把持部材を開状態のまま上昇させ、
前記上昇させた把持部材を閉状態とさせ、
前記上昇後に閉状態とした前記把持部材を下降させることで前記把持部材の外面を前記解放対象物に接触させた状態で、前記把持部材を開状態とする、
という手順で前記均し動作を実行させる、
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の把持システム。 The control device includes:
After performing the release operation, raise the gripping member in an open state;
bringing the raised gripping member into a closed state;
lowering the gripping member that has been brought into the closed state after the ascent, bringing the gripping member into an open state with the outer surface of the gripping member in contact with the object to be released;
Perform the leveling operation in the following steps.
The gripping system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
前記均し動作を実行後に、前記把持部材を移動させることにより、少なくとも前記均し動作に伴い前記把持部材に付着した前記解放対象物を、前記把持部材に付着していない前記解放対象物の表面に落下させる落下動作を前記ロボットにさらに実行させる、
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の把持システム。 The control device includes:
After performing the leveling operation, by moving the gripping member, at least the object to be released that has adhered to the gripping member due to the leveling operation is removed from the surface of the object to be released that is not attached to the gripping member. further causing the robot to perform a falling motion of dropping the robot to
The gripping system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
前記制御手段は、
前記把持部材を閉状態とすることで、把持対象となる対象物を前記把持部材により把持する把持動作と、
前記把持部材を下降させると共に、該下降を停止させるにあたり、停止の前後での速度の変化量の値が所定値よりも大きくなるように急停止をさせながら、前記把持部材を開状態とすることで、前記把持動作により把持した把持対象物を前記把持部材から解放する解放動作と、
前記把持部材を前記解放動作により解放した解放対象物に接触させた状態で開状態とすることで、前記解放対象物の表面を均す均し動作と、
を前記ロボットに実行させることを特徴とする制御装置。 A control device comprising a control means for controlling the operation of a robot equipped with a gripping member that opens and closes,
The control means includes:
a gripping operation of gripping an object to be gripped by the gripping member by bringing the gripping member into a closed state;
While lowering the gripping member, when stopping the lowering, the gripping member is brought into an open state while suddenly stopping so that the value of the amount of change in speed before and after the stop is larger than a predetermined value. a releasing operation of releasing the gripped object gripped by the gripping operation from the gripping member;
a leveling operation of leveling the surface of the release target by bringing the gripping member into an open state in a state in which it is in contact with the release target released by the release operation;
A control device that causes the robot to execute.
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