TWI672204B - 機器人與其動作方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之機器人(11)具備第1臂(13A)、及控制第1臂之動作之控制器，第1臂於前端部具備包含用以把持容器(42)之第1把持部(22)、及用以把持噴出器(32)之第2把持部(23)之第1手(18)，且控制器構成為以如下方式控制第1臂：藉由第2把持部把持噴出器，其後，藉由第1把持部，自容器提供器(19)把持並獲取容器並且將所獲取之該容器於搬送體(51)之移動路徑上之容器載置位置載置於該搬送體上，於搬送體之移動路徑上之較容器載置位置更靠下游之飲食材填充位置，將飲食材從由第2把持部把持之噴出器噴出並填充至容器。

Description

機器人與其動作方法
本發明係關於一種機器人與其動作方法。
以往，已知有對杯子自動地供給飲料等之情況。例如，提出有如下技術：於飲料分裝機中，搬送落下至搬送帶上之杯子，並使其於噴嘴之正下方停止，自噴嘴將既定之飲料供給至杯子(例如參照專利文獻1)。
又，提出有如下技術：於自動化之飲料系統中，藉由杯子輸送器，將杯子逐一輸送至1個杯子保持器位置，並於飲料分配站將飲料供給至杯子(例如參照專利文獻2)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2005-231716公報(尤其參照第[0037]段~第[0039]段及圖2)
[專利文獻2]日本特開2010-163211公報(參照圖1)
近年來，於各種領域中，就生產性提高之觀點而言，提出有機器人及作業人員於相同之作業空間內共同地進行作業之意見。然而，上述習知技術未將機器人用於對杯子自動供給飲料。又，杯子係容器之一例，較佳為對 盡可能廣泛之容器自動供給飲料。進而，飲料係飲料及具有流動性之食品或該等之材料(以下稱為具有流動性之飲食材)之一例，較佳為將盡可能廣泛之具有流動性之飲食材自動供給至容器。
本發明係為了解決此種課題而完成者，目的在於提供一種可對容器自動地供給具有流動性之飲食材之機器人與其動作方法。
為了解決上述問題，本發明之某一態樣(aspect)之機器人係用於對容器填充具有流動性之飲食材之飲食材填充系統，上述容器具有頂部開放且底部封閉之形狀，上述飲食材填充系統包含：搬送裝置，其使搬送體移動而搬送載置於該搬送體上之容器；飲食材供給裝置，其具備噴出上述飲食材之噴出器；及容器提供器，其用以提供上述容器；上述機器人具備第1臂、及控制上述第1臂之動作之控制器，上述第1臂於前端部具備包含用以把持上述容器之第1把持部、及用以把持上述噴出器之第2把持部之第1手，且上述控制器構成為以如下方式控制上述第1臂：藉由上述第2把持部把持上述噴出器，其後，藉由上述第1把持部，自上述容器提供器把持並獲取上述容器並且將所獲取之該容器於上述搬送體之移動路徑上之容器載置位置載置於該搬送體上，於述搬送體之移動路徑上之較上述容器載置位置更靠下游之飲食材填充位置，將上述飲食材從由上述第2把持部把持之上述噴出器噴出並填充至上述容器。此處，如上所述，所謂具有流動性之飲食材係指飲料及具有流動性之食品或該等之材料。換言之，指液狀、粉狀、或粒狀之飲料或食品及該等之材料。具體而言，作為飲料，例如水、牛乳、咖啡、紅茶等，作為食品，例如湯、咖喱露等，作為食材，例如調味料、醬料、醬油、粒狀或粉末狀之配料等。
根據該構成，第1臂藉由第1把持部自容器提供器把持並獲取容器並且將所獲取之容器於搬送體之移動路徑上之容器載置位置載置於該搬送體 上，於搬送體之移動路徑上之較容器載置位置更靠下游之飲食材填充位置，將飲食材從由第2把持部把持之噴出器噴出並填充至容器，故而可對容器自動地供給具有流動性之飲食材。
亦可為，上述第1手構成為：由上述第2把持部把持之上述噴出器之噴出方向朝向與既定之軸線一致之方向，並且由上述第1把持部把持之上述容器之自底部朝向頂部之方向朝向與上述既定之軸線一致之方向。
根據該構成，只要以第1手採取既定之軸線與鉛直方向一致之姿勢之方式控制第1臂，則由第1把持部把持之容器朝向上方，由第2把持部把持之噴出器之噴出方向朝向下方，故而容器載置及飲食材填充動作變得簡單。
亦可為，上述控制器構成為以上述第1手採取容器載置/飲食材填充姿勢之方式控制上述第1手，該容器載置/飲食材填充姿勢係上述既定之軸線與鉛直方向一致，自鉛直方向觀察，由上述第1把持部把持之上述容器與由上述第2把持部把持之上述噴出器位於與上述搬送體上之該搬送體之移動方向一致之直線上。
根據該構成，將已藉由第1把持部載置於搬送體上之容器藉由搬送體搬送至由第2把持部把持之噴出器之正下方，故而可較佳地進行藉由噴出器之對容器之飲食材填充。
亦可為，上述控制器構成為以如下方式控制上述第1臂：上述第1手於上述容器載置/飲食材填充姿勢下，在第1高度位置與低於上述第1高度位置之第2高度位置之間升降，於上述第1高度位置，藉由上述第1把持部自上述容器提供器把持並獲取上述容器，其後，自上述第1高度位置下降至上述第2高度位置，並於該第2高度位置，將所獲取之上述容器載置於上述搬送體上。
根據該構成，於第1手之升降動作期間，根據該升降動作及搬送體之移動速度，將飲食材從由第2把持部把持之噴出器噴出至容器，藉此只要 第1手升降便可進行容器載置及飲食材填充動作，故而可簡化容器載置及飲食材填充動作。其結果，可謀求容器載置及飲食材填充動作之高速化。
亦可為，上述機器人進而具備構成上述容器提供器之第2臂，上述第2臂於前端部具備用以保持容器積層體之第2手，上述容器具有頂部開放、底部封閉且自頂部朝向底部變細之形狀，上述容器積層體係以於在上下方向鄰接之2個上述容器中，上側之容器自底部插入至下側之容器之內部空間且頂部露出之方式，依序積層有複數個上述容器，且上述控制部構成為以如下方式控制上述第1及第2臂：藉由上述第1臂之上述第1手，從由上述第2臂之第2手保持之上述容器積層體把持並獲取上述容器。
根據該構成，第2臂發揮容器提供器之作用，故而簡化提供容器之構成。
又，本發明之另一態樣(aspect)之機器人之動作方法係用於對容器填充具有流動性之飲食材之飲食材填充系統，上述容器具有頂部開放且底部封閉之形狀，上述飲食材填充系統包含：搬送裝置，其使搬送體移動而搬送載置於該搬送體上之容器；飲食材供給裝置，其具備噴出上述飲食材之噴出器；及容器提供器，其用以提供上述容器；上述機器人具備第1臂，上述第1臂於前端部具備包含用以把持上述容器之第1把持部、及用以把持上述噴出器之第2把持部之第1手，且上述動作方法包括：藉由上述第2把持部把持上述噴出器；藉由上述第1把持部，自上述容器提供器把持並獲取上述容器；將所獲取之該容器於上述搬送體之移動路徑上之容器載置位置載置於該搬送體上；及於上述搬送體之移動路徑上之較上述容器載置位置更靠下游之飲食材填充位置，將上述飲食材從由上述第2把持部把持之上述噴出器噴出並填充至上述容器。
根據該構成，第1臂藉由第1把持部自容器提供器把持並獲取容器並且將所獲取之容器於搬送體之移動路徑上之容器載置位置載置於該搬送體 上，於搬送體之移動路徑上之較容器載置位置更靠下游之飲食材填充位置，將飲食材從由第2把持部把持之噴出器噴出並填充至容器，故而可對容器自動地供給具有流動性之飲食材。
本發明發揮可提供一種能夠對容器自動地供給具有流動性之飲食材之機器人與其動作方法之效果。
11‧‧‧雙臂機器人
12‧‧‧基座
13A‧‧‧第1臂
13B‧‧‧第2臂
14‧‧‧控制器
14a‧‧‧運算部(處理部)
14b‧‧‧記憶部
14c‧‧‧伺服控制部
15‧‧‧臂部
15a‧‧‧第1連桿
15b‧‧‧第2連桿
16‧‧‧基軸
17‧‧‧腕部
17a‧‧‧升降部
17b‧‧‧旋動部
18‧‧‧第1手(末端效應器)
19‧‧‧第2手(末端效應器)
21‧‧‧基座部
22‧‧‧第1把持部
23‧‧‧第2把持部
24‧‧‧基座部
25‧‧‧把持部
30‧‧‧飲食材供給裝置
31‧‧‧飲食材容器
32‧‧‧噴出器
32a‧‧‧噴出部
33‧‧‧噴出器載置台
33a‧‧‧貫通孔
34‧‧‧台車
35‧‧‧容器載置台
41‧‧‧容器積層體
42‧‧‧容器
50‧‧‧搬送裝置
51‧‧‧搬送體
61‧‧‧本體
62‧‧‧彈性層
62a‧‧‧貫通孔
63‧‧‧覆蓋層
64‧‧‧壓力感測器
圖1係表示本發明之實施形態之機器人之構成之前視圖。
圖2係表示圖1之雙臂機器人之手之構成及雙臂機器人之應用例(使用例)的立體圖。
圖3(a)係示意性地表示圖1之噴出器之中央部之構造的縱剖面圖，圖3(b)係表示藉由第2把持部以第1壓力把持噴出器之情形時之狀態的縱剖面圖，圖3(c)係表示藉由第2把持部以第2壓力把持噴出器之情形時之狀態的縱剖面圖。
圖4係表示圖1之雙臂機器人之控制系統之構成的功能方塊圖。
圖5係表示圖1之雙臂機器人之容器載置及飲食材填充動作之流程圖。
圖6係表示圖1之雙臂機器人之容器分離動作之流程圖。
圖7A係表示圖1之雙臂機器人之動作之立體圖。
圖7B係表示圖1之雙臂機器人之動作之立體圖。
圖7C係表示圖1之雙臂機器人之動作之立體圖。
圖7D係表示圖1之雙臂機器人之動作之立體圖。
圖7E係表示圖1之雙臂機器人之動作之立體圖。
圖8係表示容器積層體之另一構成例之示意圖。
以下，一面參照隨附圖式，一面對本發明之實施形態進行說明。以下，於所有圖中，對相同或相當之元件標註相同之參照符號，並省略重複說明。又，圖式係為了易於理解而示意性地表示各構成元件者。因此，存在省略與本發明無關之元件之情形、及複數個圖相互不一致之情形。又，各元件之尺寸未必準確。
(實施形態)
[構成]
<機器人之構成>
圖1係表示本發明之實施形態之機器人之構成之前視圖。圖2係表示圖1之雙臂機器人之手之構成及雙臂機器人之應用例(使用例)的立體圖。參照圖1及圖2，本實施形態之機器人11具備第1臂13A、及控制第1臂13A之動作之控制器14，第1臂13A於前端部具備包含用以把持容器42之第1把持部22及用以把持噴出器32之第2把持部23之第1手18。因此，本實施形態之機器人只要具有至少1支臂即可。再者，於機器人僅具備1支臂之情形時，飲食材填充系統必須具備容器提供器(參照下述其他實施形態)。於本例中，機器人11進而具備構成容器提供器之第2臂13B，第2臂13B於前端部具備用以保持容器積層體41之第2手19。
以下，對機器人11之具體構成進行說明。於本實施形態中，在圖1中，將雙臂機器人11之一對臂張開之方向稱為左右方向，將平行於基軸之軸心之方向稱為上下方向，將與左右方向及上下方向正交之方向稱為前後方向。
參照圖1，雙臂機器人11具備固定於台車之基座12、支持於基座 12之一對臂(以下，存在僅記載為「臂」之情形)13A、13B、及收納於基座12內之控制器14。基座12及一對臂13A、13B構成雙臂機器人11之本體。各臂13A、13B係可相對於基座12移動地構成之水平多關節型臂，具備臂部15、腕部17及末端效應器(18、19)。再者，第1臂(右臂)13A及第2臂(左臂)13B亦可為實質上相同之構造。又，右臂13A及左臂13B可獨立地動作、或相互關聯地動作。再者，各臂13A、13B只要為機械臂即可，並不限定於水平多關節型臂。例如，亦可為一般之多關節型臂。又，亦可使左臂為第1臂，右臂為第2臂。
於本例中，臂部15由第1連桿15a及第2連桿15b構成。第1連桿15a藉由旋轉關節J1而與固定於基座12之上表面之基軸16連結，可繞通過基軸16之軸心之旋轉軸線L1旋動。第2連桿15b藉由旋轉關節J2而與第1連桿15a之前端部連結，可繞第1連桿15a之前端所規定之旋轉軸線L2旋動。
腕部17由升降部17a及旋動部17b構成。升降部17a藉由直線運動關節J3而與第2連桿15b之前端部連結，可相對於第2連桿15b升降移動。旋動部17b藉由旋轉關節J4而與升降部17a之下端部連結，可繞升降部17a之下端部所規定之旋轉軸線L3旋動。
末端效應器(18、19)分別連結於左右之腕部17之旋動部17b。末端效應器(18、19)設置於左右之臂13之各者之前端。於本例中，末端效應器(18、19)由手構成。手之構成於下文進行敍述。
上述構成之各臂13A、13B具有各關節J1~J4。而且，於臂13，以與各關節J1~J4建立對應之方式，設置有驅動用之伺服馬達(未圖示)、及檢測該伺服馬達之旋轉角之編碼器(未圖示)等。又，2條臂13A、13B之第1連桿15a、15a之旋轉軸線L1位於同一直線上，其中一個臂13之第1連桿15a與另一個臂13之第1連桿15a於上下設置高低差而配置。
<手之構成>
參照圖1及圖2，第1臂13A具備作為末端效應器之第1手18。第1手18包含基座部21、第1把持部22及第2把持部23。基座部21形成為彎曲之板狀，包含水平(垂直於旋轉軸線L3)之第1部分、及自第1部分之一端部向下方延伸並自此處水平地延伸之第2部分。第1部分之中央部固定於旋動部17b。於第2部分之前端部，設置有具有一對爪之第1把持部22。該一對爪設置為於水平方向(垂直於旋轉軸線L3之方向)上開閉自如。一對爪於內表面形成有對應於容器之形狀之槽狀之凹部。於本例中，該槽狀之凹部形成為具有圓弧狀剖面且於上下方向(平行於旋轉軸線L3之方向)延伸之柱狀。又，一對爪由剛性之本體部及覆蓋該本體部之內表面之彈性層構成。剛性之本體部例如由金屬、樹脂等構成。彈性層例如由橡膠、硬質之海綿等構成。藉此，一對爪若夾持容器42則對容器42作用水平方向之夾持力，故而可較佳地把持自下向上依序積層之容器積層體41之容器42。進而，於夾持時，一對爪之內表面之彈性層凹陷而藉由彈性層之彈性力於爪與容器之間產生摩擦力，故而一對爪可不滑動地把持容器42。
於第1部分之另一端部，形成有具有一對爪之第2把持部23。該一對爪設置為於水平方向(垂直於旋轉軸線L3之方向)上開閉自如。一對爪於內表面形成有對應於容器之形狀之槽狀之凹部。於本例中，該槽狀之凹部形成為具有圓弧狀剖面且於上下方向(平行於旋轉軸線L3之方向)延伸之柱狀。該一對爪由金屬、樹脂等材料構成。
第1把持部22及第2把持部23例如由藉由空氣或馬達(於本例中為空氣)開閉驅動之夾頭構成。再者，於圖2及圖7A至圖7E中，雖表示為第2把持部23之一對爪完全閉合，但一對爪構成為以下述第1壓力及第2壓力中之任一壓力把持噴出器32均不會完全閉合。
藉由以上構成，第1臂13A之第1手18使由第2把持部23把持之噴 出器32之噴出方向朝向與旋轉軸線L3一致之方向，並且使由第1把持部22把持之容器42之自底部朝向頂部之方向朝向與旋轉軸線L3一致之方向(參照圖7E)。根據該構成，由於旋轉軸線L3與鉛直方向一致，故而即便不控制第1臂，由第1把持部22把持之容器42亦朝向上方，由第2把持部23把持之噴出器32之噴出方向亦朝向下方，故而容器載置及飲食材填充動作變得簡單。
第2臂13B具備作為末端效應器之第2手19。第2手19包含基座部24及把持部25。基座部24形成為平板狀，其一端部固定於旋動部17b。於基座部24之另一端部，設置有具有一對爪之把持部25。該一對爪設置為於水平方向(垂直於旋轉軸線L3之方向)上開閉自如。一對爪於內表面形成有對應於容器之形狀之槽狀之凹部。於本例中，該槽狀之凹部形成為具有圓弧狀剖面且於上下方向(平行於旋轉軸線L3之方向)延伸之柱狀。又，一對爪由剛性之本體部及覆蓋該本體部之內表面之彈性層構成。剛性之本體部例如由金屬、樹脂等構成。彈性層例如由橡膠、硬質之海綿等構成。藉此，一對爪若夾持容器42則對容器42作用水平方向之夾持力，故而可較佳地把持自下向上依序積層之容器積層體41之容器42。進而，於夾持時，一對爪之內表面之彈性層凹陷而藉由彈性層之彈性力於爪與容器之間產生摩擦力，故而一對爪可於不滑動之情況下把持容器42。
藉由以上構成，由第2臂13B之第2手19之把持部25把持之容器積層體41的容器42之自底部朝向頂部之方向朝向與旋轉軸線L3一致之方向(鉛直方向)(參照圖7E)。
第2臂13B之把持部25形成為寬度(上下方向之尺寸)較第1臂13A之第1把持部22大。其原因在於：由於主要由第2臂13B之把持部25保持容器積層體41，故而要使該把持部25能夠穩定地保持容器積層體41。第2臂13B之把持部25由例如藉由空氣或馬達(於本例中為空氣)開閉驅動之夾頭構成。
<控制系統之構成>
圖4係概略性地表示雙臂機器人11之控制系統之構成之功能方塊圖。如圖4所示，控制器14具備運算部(處理部)14a、記憶部14b、及伺服控制部14c。控制器14由微控制器、MPU、FGPA(field programmable gate array)、PLC(programmable logic controller)等構成。運算部14a由微控制器等之處理器等構成，記憶部14b由微控制器等之記憶體構成。控制器14可由集中控制之單獨之控制器構成，亦可由相互協動而分散控制之複數個控制器構成。
於記憶部14b，記憶有作為機器人控制器之基本程式、各種固定資料等資訊。運算部14a藉由讀出並執行記憶於記憶部14b之基本程式等，而控制雙臂機器人11之各種動作。即，運算部14a產生雙臂機器人11之控制指令，並將其輸出至伺服控制部14c。伺服控制部14c構成為根據由運算部14a產生之控制指令，控制與雙臂機器人11之各臂13之關節J1~J4對應之伺服馬達之驅動。又，第1手18之第1把持部22及第2把持部23、以及第2手之把持部25之動作之控制亦由控制器14進行。如此一來，控制器14控制雙臂機器人1之整體之動作。
[應用例]
其次，使用圖2，對以如上方式構成之雙臂機器人11之應用例(使用例)進行說明。
<作業現場>
參照圖2，雙臂機器人11例如可應用於將具有流動性之飲食材(飲料或食品、或該等之材料)填充至容器42之飲食材填充系統。即，飲食材填充系統為雙臂機器人11之作業現場。於該作業現場，配置有使搬送體51移動而搬送載置於搬送體51上之物(此處為容器42)之搬送裝置50。於本例中，搬送體51為傳送帶，搬送裝置50為帶式輸送機。於該搬送體51之兩側配置作業所 需之裝置、器具、人員等。雙臂機器人11係用以將容器42自動地載置於搬送體51上並將飲食材填充至該所載置之容器42之裝置。於本例中，飲食材為調味醬。如圖2所示，雙臂機器人11可設置於僅限於相當於一人分之空間(例如610mm×620mm)。於雙臂機器人11之右側配置飲食材供給裝置30。該飲食材供給裝置30載置於台車34上。因此，與應填充至容器42之飲食材相對應之飲食材供給裝置30載置於台車34並由作業人員搬送並配置於既定位置。飲食材供給裝置30具備飲食材容器31、噴出器32、及噴出器載置台33。飲食材容器31收容具有流動性之飲食材。噴出器32之設置於基端部之入口藉由供給管而與飲食材容器31連接，且於前端部設置有噴出部32a。噴出器載置台33設置於飲食材供給裝置30之適當位置，且於上端部配置放置板，於該放置板形成有貫通孔33a。噴出器32係以噴出部32a朝下插入至該貫通孔33a之狀態被搬送。之後，若開始對容器42之飲食材填充作業，則藉由雙臂機器人11之第1臂13A之第1手18之第2把持部23把持該噴出器32。此時，第2把持部23把持噴出器32之中央部。
另一方面，於雙臂機器人11之第1臂之搬送體51之對面側配置有容器載置台35。於容器載置台35之上，複數個容器積層體41分別配置於既定之位置。
<關於飲食材噴出之構成>
參照圖2，飲食材供給裝置30具備壓送具有流動性之飲食材之壓送器(未圖示)、設置於自飲食材容器31至噴出器32之飲食材之供給路徑之中途之開閉閥(未圖示)、控制壓送器及開閉閥之動作之控制器(未圖示)、以及壓力感測器64(參照圖3)。將壓力感測器64所檢測出之壓力發送至控制器。控制器構成為：若壓力感測器64所檢測出之壓力未達既定之壓力閾值則將上述開閉閥關閉，若該壓力為既定之壓力閾值以上則將上述開閉閥開放。壓力感測器64例如由壓電元件構成。壓送器例如於飲食材為液狀之情形時由泵構 成，於飲食材為粉狀或粒狀之情形時由送風器構成。於本例中，壓送器配合開閉閥之開放及關閉而啟動及停止。
參照圖1及圖2，控制器14以第2把持部23選擇性地以第1壓力及第2壓力把持噴出器32之方式控制該第2把持部23。第1壓力係穩定地把持噴出器32之壓力且係未達上述既定之壓力閾值之壓力。第2壓力係使飲食材自噴出器32噴出之壓力且係上述既定之壓力閾值以上之壓力。
圖3(a)係示意性地表示圖1之噴出器32之中央部之構造的縱剖面圖，圖3(b)係表示藉由第2把持部23以第1壓力把持噴出器之情形時之狀態的縱剖面圖，圖3(c)係表示藉由第2把持部23以第2壓力把持噴出器之情形時之狀態的縱剖面圖。
參照圖3(a)，噴出器32整體形成為圓筒狀。噴出器32具備圓筒狀之本體61、覆蓋本體61之外表面之彈性層62、及覆蓋彈性層62之外表面之覆蓋層63。本體61由剛性之材料構成。作為該剛性之材料，例示金屬、合成樹脂等。彈性層62例如由橡膠、硬質之海綿等構成。覆蓋層63由較薄之具有柔軟性之材料構成。作為該材料，例示塑膠膜等。
於彈性層62設置有貫通孔62a。而且，於貫通孔62a設置有壓力感測器64。壓力感測器64以底面固定於本體61且上表面位於貫通孔62a之深度方向之中間之方式設置。
如下所述，彈性層之彈性及厚度以於第2把持部23以第2壓力把持噴出器32時壓力感測器64所檢測出之壓力成為既定之壓力閾值以上之方式設定。該彈性層62之彈性及厚度以及既定之壓力閾值係藉由計算、實驗、模擬等決定。
參照圖3(b)，當第2把持部23以第1壓力把持噴出器32時，彈性層62略微壓縮，壓力感測器64並未由第2把持部23擠壓。因此，未自噴出器 32之噴出部32a噴出飲食材。
參照圖3(c)，當第2把持部23以第2壓力把持噴出器32時，彈性層62被壓縮至覆蓋層63與壓力感測器64接觸之厚度。藉此，壓力感測器64經由覆蓋層63由第2把持部23以既定之閾值壓力以上之壓力擠壓。藉此，上述開閉閥開放並且壓送器啟動，而自噴出器32之噴出部32a噴出飲食材。
<容器積層體>
容器42只要具有頂部開放、底部封閉且自頂部朝向底部變細之形狀即可。於本例中，容器42為杯子。
容器積層體41係以於在上下方向鄰接之2個容器中，上側之容器自底部插入至下側之容器之內部空間且頂部露出之方式，依序積層有複數個上述容器。換言之，容器積層體41以容器42正立之方式積層。此處，所謂「正立」係「倒立」之反義詞，意指容器42採取自底部朝向頂部之方向成為自下朝上之方向之姿勢。
[動作例]
其次，根據圖2、圖5、及圖7A至圖7E，對以如上方式構成之雙臂機器人之動作進行說明。該動作係藉由控制器14控制雙臂機器人11而進行。圖5係表示圖1之雙臂機器人11之容器載置及飲食材填充動作之流程圖。圖7A至圖7E係表示圖1之雙臂機器人之動作之立體圖。再者，以下存在為了簡化而將「手之把持部」之動作表現為「手(把持部)」之動作之情形。
<容器載置及飲食材填充動作>
如圖2所示，若開始對容器42之飲食材之填充作業，則雙臂機器人11之第1臂13A藉由第2把持部23，以第1壓力把持放置於噴出器載置台33之噴出器32之中央部(步驟S1)。其後，第1臂13A之第1手18採取容器載置/飲食材填充姿勢，該容器載置/飲食材填充姿勢係自鉛直方向觀察，由第1把持部22把 持之容器42(於圖2中，容器42尚未被把持)及由第2把持部23把持之噴出器32位於搬送體51上之與該搬送體51之移動方向一致之直線上。具體而言，第1手18採取如下姿勢：於俯視下，第1把持部22位於搬送體51之移動路徑上之容器載置位置，由第2把持部23把持之噴出器32之噴出部32a位於搬送體51之移動路徑上之飲食材填充位置。容器載置位置及飲食材填充位置於俯視下位於與搬送體51之移動方向一致之直線上，且飲食材填充位置位於容器載置位置之下游。搬送體51之移動速度設定為既定之速度。於該狀態下，雙臂機器人11以如下方式進行容器載置及飲食材填充動作。
首先，如圖7A所示，第2臂13B之第2手19(把持部25)保持容器積層體41並位於既定之分離位置(步驟S2)。
繼而，如圖7B至圖7E所示，第1臂13A之第1手18之第1把持部22把持並獲取來自容器積層體41之容器42(步驟S3)。
繼而，如圖7E所示，第1臂13A之第1手18之第1把持部22將所獲取之容器42於容器載置位置載置於搬送體51上(步驟S4)。
又，藉由在較容器載置位置更靠下游之飲食材填充位置，第2把持部23以第2壓力把持噴出器32，而將飲食材自噴出部32a噴出並填充至容器42(步驟S5)。於此情形時，第2把持部23於以既定時間噴出飲食材後，以第1壓力把持噴出器32。藉此，停止自噴出部32a噴出飲食材。
此處，步驟S4與步驟S5可於相同之時點進行亦可於不同之時點進行。於本例中，步驟S4與步驟S5於相同之時點進行。因此，容器42於容器載置位置載置至搬送體51上之時間間隔(週期時間)設定為容器42於容器載置位置及飲食材填充位置間移動之時間之整數分之一(於本例中為二分之一)。藉此，於本例中，在2個週期時間前於容器載置位置載置至搬送體51上之容器42於當前週期時間，位於飲食材填充位置。因此，於當前週期時間，可於相同之 時點進行重新將容器42於容器載置位置載置於搬送體51之動作、及對在2週期時間前於容器載置位置載置於搬送體51上之容器42在飲食材填充位置填充飲食材之動作。
於步驟S4及步驟S5之後，控制器14判斷是否結束容器載置及飲食材填充動作(步驟S6)。於未結束之情形(於步驟S6中為否)時，返回至步驟S3。於結束之情形(於步驟S6中為是)時，結束容器載置及飲食材填充動作。
<容器分離(容器載置)動作>
其次，使用圖2、圖6、及圖7A至圖7E，對圖5之流程圖中之容器分離(容器載置)動作(步驟S2~4)進行詳細說明。圖6係表示圖1之雙臂機器人之容器分離動作之流程圖。
於執行圖5之步驟S1之後，如圖2及圖7A所示，第2臂13B之第2手19(把持部25)把持位於容器載置台35之既定之載置位置的容器積層體41之最下方之容器42之頂部而保持該容器積層體41，且位於既定之分離位置(步驟S101)。分離位置係容器載置位置之正上方之位置。
繼而，如圖7B所示，第1臂13A之第1手18(第1把持部22)開始上升。
繼而，如圖7C所示，第1臂13A之第1手18(第1把持部22)把持容器積層體41之最下方之容器42之較由第2手19(把持部25)保持之部分更下側的部分而保持該容器積層體41(步驟S102)。
繼而，如圖7D所示，第2臂13B之第2手19(把持部25)將最下方之容器42之頂部釋放(步驟S103)。
繼而，第2臂13B之第2手19(把持部25)上升既定之高度，嘗試把持容器積層體41之自下方數起第2個容器42之頂部(步驟S103)。此處， 由於在最下方之容器42之上存在容器42，故而該把持成功(於步驟S104中為是)。
繼而，如圖7E所示，第2臂13B之第2手19(把持部25)保持容器積層體41(步驟S105)。
繼而，如圖7E所示，第1臂13A之第1手18(第1把持部22)使最下方之容器42向下方移動，將該最下方之容器42自容器積層體41分離，載置於搬送體51上並釋放(步驟S106)。
繼而，如圖7E所示，於第1臂13A之第1手18(第1把持部22)使最下方之容器42向下方移動後，第2手19(把持部25)返回至既定之分離位置(步驟S107)。
此處，於步驟S104中，於在最下方之容器42之上不存在容器42之情形時，即，於第1臂之第1手18(第1把持部22)所把持之容器42為容器積層體41之最上方之容器(最後之容器)之情形時，該把持失敗(於步驟S104中為否)。於此情形時，該容器分離動作係第1臂之第1手18(第1把持部22)使最下方之容器42向下方移動，將該最下方之容器42自容器積層體41分離，載置於搬送體51上並釋放(步驟S108)，其後，返回至步驟S101，第2手(把持部25)把持下一容器積層體41且位於分離位置。
於步驟S107之後，執行圖5之步驟S5。
如此一來，根據本實施形態，第1臂18A藉由第1把持部22，自作為容器提供器之第2臂13B把持並獲取容器42並且將所獲取之容器42於搬送體51之移動路徑上之容器載置位置載置於該搬送體51上，於搬送體51之移動路徑上之較容器載置位置更靠下游之飲食材填充位置，將飲食材從由第2把持部23把持之噴出器32噴出並填充至容器42，故而可對容器42自動地供給具有流動性之飲食材。
[變形例]
圖8係表示容器積層體41之另一構成例之示意圖。參照圖8，於本變形例中，容器42為茶碗。該茶碗42以於在上下方向鄰接之2個茶碗42中，上側之茶碗42自底部插入至下側之茶碗42之內部空間且頂部露出之方式，依序積層有複數個茶碗。
根據本實施形態之雙臂機器人11，即便為此種茶碗積層體41，亦可較佳地進行容器分離動作，而自動供給茶碗42。
(其他實施形態)
於上述實施形態中，機器人11亦可僅具備1個機械臂。於此情形時，飲食材填充系統具備容器提供器，該容器提供器配置於機器人11之附近。機器人11藉由機械臂自容器提供器獲取容器42，並將該容器42載置於搬送體51。容器提供器可使用公知者。例如，可使用專利文獻1或2所記載者。又，亦可使用傳送帶輸送器作為容器提供器。於此情形時，容器只要為頂部開放且底部封閉之容器即可。
又，於上述實施形態中，雙臂機器人11亦可藉由第2臂13B保持適當之容器提供器，第1臂13A自該容器提供器獲取容器42。
又，噴出器32亦可形成為具有彈性之圓筒狀，且構成為：第2把持部23通常以既定之壓力把持噴出器32，若第2把持部23較強地把持噴出器32，則自噴出部32a噴出飲食材。
又，容器並不限定於上述例，亦可為盤、碗、碟等。
又，作業現場並不限定於與食品有關之作業現場，只要為機器人及作業人員於相同之作業空間內共同作業之現場即可。
根據上述說明，對本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，本發明之諸多改良或其他實施形態係顯而易見的。因此，上述說明應僅作 為例示進行解釋，其係以向本發明所屬技術領域中具有通常知識者教示執行本發明之最佳態樣為目的而提供。可於不脫離本發明之精神之情況下，實質性地變更其構造及/或功能之詳細內容。
[產業上之可利用性]
本發明之機器人與其動作方法係有效地作為可對容器自動地供給具有流動性之飲食材之機器人與其動作方法。

Claims (6)

  1. 一種機器人，其用於對容器填充具有流動性之飲食材之飲食材填充系統，上述容器具有頂部開放且底部封閉之形狀，上述飲食材填充系統包含：搬送裝置，其使搬送體移動而搬送載置於該搬送體上之容器；飲食材供給裝置，其具備噴出上述飲食材之噴出器；及容器提供器，其用以提供上述容器；上述機器人具備第1臂、及控制上述第1臂之動作之控制器，上述第1臂於前端部具備包含用以把持上述容器之第1把持部、及用以把持上述噴出器之第2把持部之第1手，且上述控制器構成為以如下方式控制上述第1臂：藉由上述第2把持部把持上述噴出器，其後，藉由上述第1把持部，自上述容器提供器把持並獲取上述容器並且將所獲取之該容器於上述搬送體之移動路徑上之容器載置位置載置於該搬送體上，於上述搬送體之移動路徑上之較上述容器載置位置更靠下游之飲食材填充位置，將上述飲食材從由上述第2把持部把持之上述噴出器噴出並填充至上述容器。
  2. 如請求項1所述之機器人，其中上述第1手構成為：由上述第2把持部把持之上述噴出器之噴出方向朝向與既定之軸線一致之方向，並且由上述第1把持部把持之上述容器之自底部朝向頂部之方向朝向與上述既定之軸線一致之方向。
  3. 如請求項2所述之機器人，其中上述控制器構成為以上述第1手採取容器載置/飲食材填充姿勢之方式控制上述第1手，該容器載置/飲食材填充姿勢係上述既定之軸線與鉛直方向一致，自鉛直方向觀察，由上述第1把持部把持之上述容器與由上述第2把持部把持之上述噴出器位於上述搬送體上之與 該搬送體之移動方向一致之直線上。
  4. 如請求項3所述之機器人，其中上述控制器構成為以如下方式控制上述第1臂：上述第1手於上述容器載置/飲食材填充姿勢下，在第1高度位置與低於上述第1高度位置之第2高度位置之間升降，於上述第1高度位置，藉由上述第1把持部自上述容器提供器把持並獲取上述容器，其後，自上述第1高度位置下降至上述第2高度位置，並於該第2高度位置，將所獲取之上述容器載置於上述搬送體上。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之機器人，其中上述機器人進而具備構成上述容器提供器之第2臂，上述第2臂於前端部具備用以保持容器積層體之第2手，上述容器具有頂部開放、底部封閉且自頂部朝向底部變細之形狀，上述容器積層體係以於在上下方向鄰接之2個上述容器中，上側之容器自底部插入至下側之容器之內部空間且頂部露出之方式，依序積層有複數個上述容器，且上述控制部構成為以如下方式控制上述第1及第2臂：藉由上述第1臂之上述第1手，從由上述第2臂之第2手保持之上述容器積層體把持並獲取上述容器。
  6. 一種機器人之動作方法，其係用於對容器填充具有流動性之飲食材之飲食材填充系統，上述容器具有頂部開放且底部封閉之形狀，上述飲食材填充系統包含：搬送裝置，其使搬送體移動而搬送載置於該搬送體上之容器；飲食材供給裝置，其具備噴出上述飲食材之噴出器；及容器提供器，其用以提供上述容器；上述機器人具備第1臂， 上述第1臂於前端部具備包含用以把持上述容器之第1把持部、及用以把持上述噴出器之第2把持部之第1手，且上述動作方法包括：藉由上述第2把持部把持上述噴出器；藉由上述第1把持部，自上述容器提供器把持並獲取上述容器；將所獲取之該容器於上述搬送體之移動路徑上之容器載置位置載置於該搬送體上；及於上述搬送體之移動路徑上之較上述容器載置位置更靠下游之飲食材填充位置，將上述飲食材從由上述第2把持部把持之上述噴出器噴出並填充至上述容器。
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