WO2023119353A1

WO2023119353A1 - 物体処理装置

Info

Publication number: WO2023119353A1
Application number: PCT/JP2021/046968
Authority: WO
Inventors: 健李; 雅信本江; 義人平井
Original assignee: 株式会社Pfu
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2023-06-29

Abstract

物体処理装置（１）は、対象物体が写る画像を撮像する撮像部（２６）と、対象物体を把持する把持部（３４）と、把持部（３４）を移動させるアクチュエータ（３３、３５）と、制御部（４１）とを備え、制御部（４１）は、対象物体が把持部（３４）に把持されているときに把持部（３４）が移動する経路を画像と対象物体のサイズ（Ｄ，Ｈ）とに基づいて算出し、対象物体が把持部（３４）に把持された後に把持部（３４）が経路に沿って移動するように、アクチュエータ（３３、３５）を制御する。

Description

物体処理装置

　本開示の技術は、物体処理装置に関する。

　搬送路に沿って搬送される複数のごみを素材毎に自動的に分別する資源ごみ自動分別装置が知られている（米国特許出願公開第２０２１／０２０６５８６号明細書）。資源ごみ自動分別装置は、ごみの画像に基づいてそのごみの素材と位置とを判定する物体認識装置と、予め定められた素材から形成される資源ごみを搬送路から除去するロボットとを備えている。資源ごみ自動分別装置は、資源ごみ自動分別装置とともに資源ごみを搬送路から除去する作業者の負担を低減することができる。

米国特許出願公開第２０２１／０２０６５８６号明細書

　しかしながら、資源ごみ自動分別装置により単位時間あたりに搬送路から除去される資源ごみの個数が少ないときに、作業者の負担が増加するという問題がある。

　開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、単位時間あたりに搬送路から除去される物体の個数を増加させる物体処理装置を提供することを目的とする。

　本開示の一態様による物体処理装置は、対象物体が写る画像を撮像する撮像部と、前記対象物体を把持する把持部と、前記把持部を移動させるアクチュエータと、制御部とを備え、前記制御部は、前記画像に基づいて前記対象物体のサイズを算出し、前記対象物体が前記把持部に把持されているときに前記把持部が移動する経路を前記対象物体のサイズに基づいて算出し、前記対象物体が前記把持部に把持された後に前記把持部が前記経路に沿って移動するように、前記アクチュエータを制御する。

　開示の物体処理装置は、単位時間あたりに搬送路から除去される物体の個数を増加させることができる。

図１は、実施例１の物体処理装置が設けられた資源ごみ自動分別装置を示す平面図である。図２は、資源ごみ自動分別装置を示す斜視図である。図３は、資源ごみ自動分別装置を示す断面図である。図４は、ダストシュートと搬送装置と把持部とを示す斜視図である。図５は、物体処理装置を示すブロック図である。図６は、処理対象資源ごみを搬送路からダストシュートに移動させる動作を示すフローチャートである。図７は、持ち上げられた処理対象資源ごみを示す正面図である。図８は、処理対象資源ごみを搬送路からダストシュートに移動させる動作が実行されるときに把持部が移動する経路を示す正面図である。図９は、実施例２の物体処理装置において把持部が移動する経路を示す正面図である。図１０は、実施例３の物体処理装置のロボット本体を示す側面図である。図１１は、把持部に把持されて持ち上げられた処理対象資源ごみを示す上面図である。図１２は、実施例３の物体処理装置において処理対象資源ごみが搬送路からダストシュートに移動する様子を示す斜視図である。図１３は、実施例４の物体処理装置のロボット本体を示し、処理対象資源ごみが搬送路からダストシュートに移動する様子を示す正面図である。

　以下に、本願が開示する実施形態にかかる物体処理装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の記載により本開示の技術が限定されるものではない。また、以下の記載においては、同一の構成要素に同一の符号を付与し、重複する説明を省略する。

　実施例１の物体処理装置１は、図１に示されているように、資源ごみ自動分別装置２に設けられている。図１は、実施例１の物体処理装置１が設けられた資源ごみ自動分別装置２を示す平面図である。資源ごみ自動分別装置２は、搬送装置３と物体処理装置１とを備えている。搬送装置３は、ベルトコンベアから形成され、ベルトコンベアフレーム５とベルト６とを備え、図示されていないベルト駆動装置を備えている。ベルトコンベアフレーム５は、資源ごみ自動分別装置２が設置される設置面７に載置され、設置面７に固定されている。ベルト６は、可撓性を有する材料から形成され、ループ状の帯に形成されている。

　搬送装置３には、搬送路８が形成されている。搬送路８は、設置面７が沿う平面に平行である他の平面に沿い、搬送路８が沿う直線は、設置面７が沿う平面に平行である搬送方向１１に平行である。ベルト６は、搬送路対向部分１２を備えている。搬送路対向部分１２は、搬送路８の下に配置され、搬送路８に沿っている。ベルト６は、さらに、ベルト駆動装置を介して、移動可能にベルトコンベアフレーム５に支持されている。ベルト駆動装置は、搬送路対向部分１２が搬送方向１１に移動するように、ベルト６を移動させる。

　搬送路８は、画像撮像領域１４と物体除去領域１５と作業者作業用領域１６とを含み、図示されていない物体供給領域を含んでいる。物体除去領域１５は、画像撮像領域１４の搬送方向１１の下流側に配置されている。作業者作業用領域１６は、物体除去領域１５の搬送方向１１の下流側に配置されている。物体供給領域は、画像撮像領域１４の搬送方向１１の上流側に配置されている。

　物体処理装置１は、物体認識装置２１とロボット２２とを備えている。物体認識装置２１は、画像撮像領域１４の近傍に配置されている。物体認識装置２１は、筐体２３を備えている。筐体２３は、光を遮光する材料から形成され、概ね箱形に形成されている。筐体２３は、搬送路８の画像撮像領域１４の上に配置され、画像撮像領域１４を覆っている。筐体２３は、ベルトコンベアフレーム５に固定され、ベルトコンベアフレーム５を介して設置面７に固定されている。ロボット２２は、物体除去領域１５の近傍に配置されている。

　図２は、資源ごみ自動分別装置２を示す斜視図である。ロボット２２は、ロボット本体２４とロボットカバー２５とを備えている。ロボットカバー２５は、概ね箱形に形成されている。ロボットカバー２５は、搬送路８の物体除去領域１５とロボット本体２４とがロボットカバー２５の内部に配置されるように、物体除去領域１５の上に配置されている。ロボットカバー２５は、ベルトコンベアフレーム５に固定され、ベルトコンベアフレーム５を介して設置面７に固定されている。ロボットカバー２５は、ロボット本体２４が物体除去領域１５で取り扱う物体が物体除去領域１５から飛散することを防止する。

　図３は、資源ごみ自動分別装置２を示す断面図である。物体認識装置２１は、撮像カメラ２６をさらに備えている。撮像カメラ２６は、筐体２３の内部に配置され、画像撮像領域１４の上に配置され、画像撮像領域１４に向けられている。撮像カメラ２６は、筐体２３に固定され、筐体２３を介してベルトコンベアフレーム５に固定されている。撮像カメラ２６は、このように配置されることにより、画像撮像領域１４に配置される物体が写る画像を、真上から見たように、撮像する。

　ロボット本体２４は、並進用支持部材３２とＸ軸Ｙ軸アクチュエータ３３と把持部３４とＺ軸アクチュエータ３５とを備えている。並進用支持部材３２は、Ｘ軸Ｙ軸アクチュエータ３３を介してＸ軸方向に平行に並進可能に、かつ、Ｙ軸方向に平行に並進可能に、設置面７に固定される土台３１（図２参照）に支持されている。Ｙ軸方向は、搬送方向１１に平行であり、すなわち、搬送路８が沿う平面に平行である。Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向に垂直であり、かつ、搬送路８が沿う平面に平行である。把持部３４は、Ｚ軸アクチュエータ３５を介してＺ軸方向に平行に並進可能に並進用支持部材３２に支持されている。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向に垂直であり、かつ、Ｙ軸方向に垂直であり、すなわち、搬送路８が沿う平面に垂直である。把持部３４は、物体の一部分を吸着して物体を把持したり、把持されている物体を解放したりする。Ｚ軸アクチュエータ３５は、並進用支持部材３２に対して把持部３４をＺ軸方向に平行に並進させる。

　ロボット２２は、持上時サイズ計測用カメラ３６をさらに備えている。持上時サイズ計測用カメラ３６は、ロボットカバー２５の内部のうちの搬送方向１１の下流側の領域に配置され、物体除去領域１５の上の空間に向けられている。持上時サイズ計測用カメラ３６は、このように配置されることにより、物体除去領域１５でベルト６の搬送路対向部分１２から持ち上げられた物体が写る画像を真横から見たように、撮像する。

　資源ごみ自動分別装置２は、図４に示されているように、ダストシュート３７をさらに備えている。図４は、ダストシュート３７と搬送装置３と把持部３４とを示す斜視図である。ダストシュート３７は、搬送装置３のベルトコンベアフレーム５がダストシュート３７と物体除去領域１５との間に配置されるように、搬送装置３の傍に配置され、物体除去領域１５の近傍に配置されている。搬送装置３のベルトコンベアフレーム５のうちの上部は、搬送路８が沿う平面から上に向かって突出している。フレーム高さＺ＿ｆｒａｍｅは、ベルトコンベアフレーム５の上端が配置される位置のＺ座標を示している。ベルトコンベアフレーム５は、さらに、Ｙ軸方向に平行である直線にベルトコンベアフレーム５のダストシュート３７の側の端が沿うように、形成されている。

　把持部３４は、並進用支持部材３２がＸ軸Ｙ軸アクチュエータ３３を介して並進可能であることにより、搬送路８の物体除去領域１５の上またはダストシュート３７の上に配置される。Ｘ軸Ｙ軸アクチュエータ３３は、把持部３４がＺ軸アクチュエータ３５により並進用支持部材３２に固定されているときに、把持部３４を直線３８に沿って並進させることができる。直線３８は、Ｘ軸とＹ軸とに平行であるＸＹ平面に平行である。

　図５は、物体処理装置１を示すブロック図である。物体処理装置１は、制御装置４１をさらに備えている。制御装置４１は、コンピュータであり、記憶装置４２とＣＰＵ４３（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）とを備えている。記憶装置４２には、制御装置４１にインストールされるコンピュータプログラムが記録され、ＣＰＵ４３により利用される情報が記録される。ＣＰＵ４３は、制御装置４１にインストールされるコンピュータプログラムを実行し、情報処理し、記憶装置４２を制御し、撮像カメラ２６とＸ軸Ｙ軸アクチュエータ３３とＺ軸アクチュエータ３５と把持部３４と持上時サイズ計測用カメラ３６とを制御する。

　制御装置４１にインストールされるコンピュータプログラムは、制御装置４１に複数の機能をそれぞれ実現させる複数のコンピュータプログラムを含んでいる。その複数の機能は、選別部４４と経路算出部４５とロボット制御部４６とを含んでいる。

　選別部４４は、搬送路８の画像撮像領域１４に配置される複数の物体が写るごみ選別用画像が撮像されるように、物体認識装置２１の撮像カメラ２６を制御する。選別部４４は、さらに、ごみ選別用画像が撮像された撮像時刻に対応付けてごみ選別用画像が記憶装置４２に記録されるように、記憶装置４２を制御する。選別部４４は、ごみ選別用画像を画像処理し、ごみ選別用画像に写る複数の物体から処理対象資源ごみを選択する。

　経路算出部４５は、持ち上げられた処理対象資源ごみが写るサイズ計測用画像が撮像されるように、持上時サイズ計測用カメラ３６を制御する。経路算出部４５は、ごみ選別用画像とサイズ計測用画像とに基づいて経路を算出する。ロボット制御部４６は、把持部３４が経路に沿って移動するように、Ｘ軸Ｙ軸アクチュエータ３３とＺ軸アクチュエータ３５とを制御する。ロボット制御部４６は、把持部３４が経路に沿って移動するときに、選別部４４により選択された処理対象資源ごみが把持部３４に把持されるように、把持部３４を制御する。

［資源ごみ自動分別装置２の動作］
　資源ごみ自動分別装置２の動作は、搬送路８に沿って複数のごみを搬送する動作と、処理対象資源ごみを搬送路８からダストシュート３７に移動させる動作とを備えている。搬送路８に沿って複数のごみを搬送する動作では、まず、ユーザは、搬送装置３を操作することにより、搬送装置３を起動させる。搬送装置３のベルト駆動部は、搬送装置３が起動することにより、予め定められた一定の搬送速度でベルト６の搬送路対向部分１２が搬送方向１１に並進するように、ベルト６を移動させる。

　ユーザは、さらに、搬送路対向部分１２のうちの物体供給領域に対向する部分に複数のごみを載置する。複数のごみは、処理対象資源ごみを含んでいる。処理対象資源ごみは、搬送路８から除去する必要がある資源ごみであり、ダストシュート３７に移動する必要がある資源ごみである。処理対象資源ごみとしては、予め定められた色（たとえば、茶色）に着色されたガラスから形成されたびんが例示される。

　搬送路対向部分１２に載置された複数のごみは、ベルト６が並進することにより、搬送路８に沿って搬送速度で搬送方向１１に搬送される。搬送路８に沿って搬送される複数のごみは、画像撮像領域１４に配置される。画像撮像領域１４に配置された複数のごみは、搬送路８に沿ってさらに搬送され、物体除去領域１５に配置される。物体除去領域１５に配置された複数のごみは、搬送路８に沿ってさらに搬送され、物体除去領域１５の下流側の領域に配置される。

　図６は、処理対象資源ごみを搬送路８からダストシュート３７に移動させる動作を示すフローチャートである。処理対象資源ごみを搬送路８からダストシュート３７に移動させる動作は、搬送路８に沿って複数のごみを搬送する動作が実行される最中に実行される。制御装置４１は、撮像カメラ２６を用いて、画像撮像領域１４に配置される複数のごみが写るごみ選別用画像を撮像する。制御装置４１は、ごみ選別用画像が撮像された撮像時刻に対応付けて、ごみ選別用画像を記憶装置４２に記録する。制御装置４１は、ごみ選別用画像を画像処理し、ごみ選別用画像に写る複数のごみから処理対象資源ごみを選択する（ステップＳ１）。制御装置４１は、画像処理の結果に基づいて、撮像時刻に処理対象資源ごみが配置される撮影時位置をさらに算出する。

　複数のごみは、経路上物体をさらに含んでいることがある。経路上物体は、処理対象資源ごみが搬送装置３により搬送されて物体除去領域１５に配置されたときに処理対象資源ごみとダストシュート３７との間に配置される物体である。制御装置４１は、画像処理の結果に基づいて、ごみ選別用画像に写る複数のごみから経路上物体を選択し、経路上物体の高さＺ＿ｏｂｊを推測する。経路上物体の高さＺ＿ｏｂｊは、経路上物体の上端のＺ座標を示している。

　制御装置４１は、搬送速度と撮影時刻と撮影時位置とに基づいて把持タイミングと把持位置とを算出する。制御装置４１は、Ｘ軸Ｙ軸アクチュエータ３３とＺ軸アクチュエータ３５とを制御し、把持タイミングに把持部３４を把持位置に配置し、把持タイミングに把持部３４を処理対象資源ごみに接触させる。制御装置４１は、把持部３４を制御し、把持タイミングに把持部３４に接触する処理対象資源ごみを把持部３４に吸着させ、処理対象資源ごみを把持する。制御装置４１は、処理対象資源ごみが把持部３４に把持された後に、Ｚ軸アクチュエータ３５を制御し、把持部３４を上昇させる。

　処理対象資源ごみは、処理対象資源ごみが把持部３４に把持されたときで、かつ、Ｚ軸アクチュエータ３５により把持部３４が上昇するときに、ベルト６から離れ、持ち上げられる。持ち上げられた処理対象資源ごみ３９は、処理対象資源ごみ３９のうちの把持部３４に把持された部分が処理対象資源ごみ３９の重心からずれているときに、図７に示されているように、ベルト６に載置された処理対象資源ごみの姿勢に対して、傾斜することがある。図７は、持ち上げられた処理対象資源ごみ３９を示す正面図である。制御装置４１は、処理対象資源ごみ３９が持ち上げられている最中で、かつ、予め定められた所定高さに処理対象資源ごみ３９が配置されたときに、持上時サイズ計測用カメラ３６を用いて、持ち上げられた処理対象資源ごみ３９が写るサイズ計測用画像を撮像する。

　制御装置４１は、サイズ計測用画像を画像処理し、処理対象資源ごみ３９が持ち上げられたときの処理対象資源ごみ３９の持上げ時サイズを算出する（ステップＳ２）。持上げ時サイズは、処理対象資源ごみ３９の高さＨと、処理対象資源ごみ３９の幅Ｄとを示している。処理対象資源ごみ３９の高さＨは、処理対象資源ごみ３９のうちの把持部３４に把持された部分に交差する第１水平面と、処理対象資源ごみ３９の下端を通る第２水平面との間の距離を示している。第１水平面と第２水平面とは、Ｚ軸方向に垂直であり、すなわち、Ｘ軸方向に平行であり、かつ、Ｙ軸方向に平行である。処理対象資源ごみ３９の幅Ｄは、処理対象資源ごみ３９のうちの把持部３４に把持された部分に交差する第１ＹＺ平面と、処理対象資源ごみ３９のうちのダストシュート３７から離れた側の端を通る第２ＹＺ平面との間の距離を示している。第１ＹＺ平面と第２ＹＺ平面とは、Ｘ軸方向に垂直であり、すなわち、Ｙ軸方向に平行であり、かつ、Ｚ軸方向に平行である。

　制御装置４１は、ごみ選別用画像と処理対象資源ごみ３９の高さＨと幅Ｄとに基づいて、処理対象資源ごみ３９を把持した把持部３４が移動する経路を算出する（ステップＳ３～Ｓ１０）。すなわち、制御装置４１は、まず、処理対象資源ごみの高さＨに基づいて引き上げ高さＺを算出する（ステップＳ３～Ｓ５）。引き上げ高さＺは、処理対象資源ごみとダストシュートとの間に配置される経路上物体の高さＺ＿ｏｂｊがフレーム高さＺ＿ｆｒａｍｅより低いときに（ステップＳ３、Ｎｏ）、次の（１）式により表現される（ステップＳ４）。
　Ｚ＝Ｚ＿ｆｒａｍｅ－Ｈ…（１）
　引き上げ高さＺは、経路上物体の高さＺ＿ｏｂｊがフレーム高さＺ＿ｆｒａｍｅより高いときに（ステップＳ３、Ｙｅｓ）、次の（２）式により表現される（ステップＳ５）。
　Ｚ＝Ｚ＿ｏｂｊ－Ｈ…（２）

　制御装置４１は、次いで、引き上げ高さＺとＸ軸Ｙ軸アクチュエータ３３の能力とに基づいて、解放タイミングＴ＿ｒｅｌｅａｓｅを算出する（ステップＳ６～Ｓ１０）。すなわち、制御装置４１は、把持位置のＸ座標Ｘを仮解放位置のＸ座標Ｘ＿ｒｅｌｅａｓｅに代入する（ステップＳ６）。制御装置４１は、予め定められた値ａをＸ座標Ｘ＿ｒｅｌｅａｓｅに加算した値をＸ座標Ｘ＿ｒｅｌｅａｓｅに代入する。制御装置４１は、Ｘ軸Ｙ軸アクチュエータ３３の能力に基づいて、把持部３４がＸ軸Ｙ軸アクチュエータ３３により仮解放位置を通過するときの把持部３４の速度Ｖｘを算出する。制御装置４１は、処理対象資源ごみが仮解放位置で把持部３４から解放されたときで、処理対象資源ごみがフレーム高さＺ＿ｆｒａｍｅまで落下するときに、処理対象資源ごみがＸ軸方向に飛ぶ距離Ｌを、引き上げ高さＺと速度Ｖｘとに基づいて算出する（ステップＳ７）。

　制御装置４１は、仮解放位置から落下した処理対象資源ごみがベルトコンベアフレーム５にぶつかるか否かを判定する（ステップＳ８）。すなわち、制御装置４１は、次の（４）式が満足するか否かを判定する。
　Ｘ＿ｒｅｌｅａｓｅ＋Ｌ≧Ｘ＿ｆｒａｍｅ＋Ｄ…（４）
　制御装置４１は、落下する処理対象資源ごみがベルトコンベアフレーム５にぶつかると判定されたときに、すなわち、（４）式が満足しないときに（ステップＳ８、Ｎｏ）、ステップＳ７～Ｓ８の処理を繰り返して実行する。

　制御装置４１は、落下する処理対象資源ごみがベルトコンベアフレーム５にぶつからないと判定されたときに、すなわち、（４）式が満足するときに（ステップＳ８、Ｙｅｓ）、解放位置のＸ座標を仮解放位置のＸ座標Ｘ＿ｒｅｌｅａｓｅとする（ステップＳ９）。制御装置４１は、Ｘ軸Ｙ軸アクチュエータ３３の能力と解放位置に基づいて解放タイミングＴ＿ｒｅｌｅａｓｅを算出する（ステップＳ１０）。解放タイミングＴ＿ｒｅｌｅａｓｅは、把持部３４が解放位置に配置されるタイミングを示している。

　制御装置４１は、Ｚ軸アクチュエータ３５とＸ軸Ｙ軸アクチュエータ３３とを制御し、算出された経路に沿って把持部３４を移動させる（ステップＳ１１）。すなわち、制御装置４１は、Ｚ軸アクチュエータ３５を制御し、把持部３４が引き上げ高さＺに配置されるように、把持部３４を持ち上げる。制御装置４１は、把持部３４が引き上げ高さＺに配置された後に、Ｚ軸アクチュエータ３５を制御し、把持部３４を引き上げ高さＺで停止させる。制御装置４１は、把持部３４が引き上げ高さＺで停止した後に、Ｘ軸Ｙ軸アクチュエータ３３を制御し、把持部３４をダストシュート３７に向かって並進させる。制御装置４１は、把持部３４を制御し、解放タイミングＴ＿ｒｅｌｅａｓｅに処理対象資源ごみを把持部３４から解放する。処理対象資源ごみは、解放タイミングＴ＿ｒｅｌｅａｓｅに把持部３４から解放されたときに、把持部３４から離れる。処理対象資源ごみが把持部３４から解放されるときに把持部３４が水平方向に移動していることにより、処理対象資源ごみは、水平方向に投射され、放物線に沿って自由落下する。処理対象資源ごみは、さらに、（４）式が満足することにより、処理対象資源ごみがベルトコンベアフレーム５に接触しないでダストシュート３７に配置される。

　制御装置４１は、処理対象資源ごみが把持部３４から解放された後に、Ｘ軸Ｙ軸アクチュエータ３３を制御し、把持部３４がダストシュート３７に向かって並進する速度を減速し把持部３４を停止させる。制御装置４１は、ステップＳ１で撮像されたごみ選別用画像に写る複数のごみに複数の処理対象資源ごみが含まれているときに、複数の処理対象資源ごみが搬送路８からダストシュート３７に１つずつ移動するように、ステップＳ２以降の処理を繰り返して実行する。なお、図６のフローチャートでは、算出された経路に沿って把持部３４を移動させる処理が、解放タイミングＴ＿ｒｅｌｅａｓｅが算出された後に実行されているが、解放タイミングＴ＿ｒｅｌｅａｓｅが算出される前に開始されてもよい。

　図８は、処理対象資源ごみを搬送路８からダストシュート３７に移動させる動作が実行されるときに把持部３４が移動する経路を示す正面図である。把持部３４は、経路上物体の高さＺ＿ｏｂｊがフレーム高さＺ＿ｆｒａｍｅより低いときに、高さＺ１まで持ち上げられ、経路Ｒ１に沿って移動する。物体処理装置１は、把持部３４が高さＺ１まで持ち上げられた後に把持部３４が経路Ｒ１に沿って移動することにより、処理対象資源ごみが経路上物体とベルトコンベアフレーム５とにぶつからないように、把持部３４を移動させることができる。

　把持部３４は、経路上物体の高さＺ＿ｏｂｊがフレーム高さＺ＿ｆｒａｍｅより高いときに、高さＺ２まで持ち上げられ、経路Ｒ２に沿って移動する。高さＺ２は、高さＺ１より高い。物体処理装置１は、把持部３４が高さＺ２まで持ち上げられた後に把持部３４が経路Ｒ１に沿って移動することにより、処理対象資源ごみが経路上物体とベルトコンベアフレーム５とにぶつからないように、把持部３４を移動させることができる。

　物体処理装置１は、処理対象資源ごみがベルトコンベアフレーム５にぶつからないことにより、ベルトコンベアフレーム５が破損することを防止することができる。物体処理装置１は、処理対象資源ごみが経路上物体にぶつからないことにより、経路上物体がベルト６上を移動することを防止することができ、経路上物体が破損することを防止することができる。物体処理装置１は、処理対象資源ごみが経路上物体またはベルトコンベアフレーム５にぶつからないことにより、処理対象資源ごみが把持部３４から外れてしまうことを防止することができ、処理対象資源ごみがダストシュート３７に適切に配置されなくなることを防止することができる。

　実施例１の物体処理装置１は、引き上げ高さＺが処理対象資源ごみの高さＨに基づいて算出されることにより、処理対象資源ごみを経路上物体またはベルトコンベアフレーム５に接触させない程度に、引き上げ高さを低くすることができる。たとえば、高さＨが小さい処理対象資源ごみが持ち上げられる高さは、引き上げ高さＺが処理対象資源ごみの高さＨに基づいて算出されることにより、高さＨが大きい他の処理対象資源ごみが持ち上げられる高さより低くすることができる。

　比較例の物体処理装置は、把持部３４が上昇させる引き上げ高さが、予め定められた引き上げ高さＺ３に設定されたものであり、引き上げ高さＺ３は、処理対象資源ごみの高さＨに基づいて変化しない。すなわち、引き上げ高さＺ３は、処理対象資源ごみが経路上物体またはベルトコンベアフレーム５にぶつからないように、大きいマージンを有し、高めに設定されている。物体処理装置１は、引き上げ高さＺ１と引き上げ高さＺ２とが引き上げ高さＺ３より低いことにより、比較例の物体処理装置に比較して、把持部３４を上昇させるときに経過する時間を短縮することができる。

　物体処理装置１は、処理対象資源ごみが把持部３４から解放された後に処理対象資源ごみがベルトコンベアフレーム５にぶつからないように、処理対象資源ごみの幅Ｄに基づいて解放位置を算出している。物体処理装置１は、解放位置が処理対象資源ごみの幅Ｄに基づいて算出されることにより、処理対象資源ごみがベルトコンベアフレーム５に接触しない程度に、解放位置のＸ座標を小さくすることができる。たとえば、幅Ｄが小さい処理対象資源ごみが解放される解放位置のＸ座標は、解放位置が処理対象資源ごみの幅Ｄに基づいて算出されることにより、幅Ｄが大きい他の処理対象資源ごみが解放される解放位置のＸ座標より小さい。

　比較例の物体処理装置は、さらに、把持部３４が処理対象資源ごみを解放する解放位置が、予め定められた所定位置に設定されたものであり、解放位置は、処理対象資源ごみの幅Ｄに基づいて変化しない。すなわち、比較例の物体処理装置における解放位置のＸ座標は、処理対象資源ごみがベルトコンベアフレーム５にぶつからないように、大きいマージンを有する大き目の値に設定されている。物体処理装置１は、解放位置のＸ座標が小さいことにより、比較例の物体処理装置に比較して、把持部３４から処理対象資源ごみを解放するタイミングを早くすることができる。物体処理装置１は、把持部３４から処理対象資源ごみが解放されるタイミングが早いことにより、比較例の物体処理装置に比較して、処理対象資源ごみを搬送路８からダストシュート３７に移動させるときに把持部３４が処理対象資源ごみを把持している把持時間を短縮することができる。物体処理装置１は、把持時間が短縮することにより、単位時間あたりに搬送路８からダストシュート３７に移動させる処理対象資源ごみの個数を増加することができる。

　物体処理装置１の搬送方向１１の下流側にいる作業者は、複数の処理対象資源ごみのうちの物体処理装置１により搬送路８から除去されなかった処理対象資源ごみを作業者作業用領域１６でを搬送路８から除去してダストシュート３７に移動する。物体処理装置１は、単位時間あたりに搬送路８から除去される処理対象資源ごみの個数が増加することにより、作業者作業用領域１６に配置される処理対象資源ごみの個数を低減することができる。物体処理装置１は、作業者作業用領域１６に配置される処理対象資源ごみの個数が低減することにより、処理対象資源ごみを搬送路８から除去する作業者の負担を低減することができる。

［実施例１の物体処理装置１の効果］
　実施例１の物体処理装置１は、撮像カメラ２６と把持部３４とＸ軸Ｙ軸アクチュエータ３３とＺ軸アクチュエータ３５と制御装置４１とを備えている。撮像カメラ２６は、処理対象資源ごみが写るごみ選別用画像を撮像する。把持部３４は、処理対象資源ごみを把持する。Ｘ軸Ｙ軸アクチュエータ３３とＺ軸アクチュエータ３５とは、把持部３４を移動させる。制御装置４１は、処理対象資源ごみが把持部３４に把持されているときに把持部３４が移動する経路を処理対象資源ごみ３９の高さＨに基づいて算出する。制御装置４１は、処理対象資源ごみが把持部３４に把持された後に、その算出された経路に沿って把持部３４が移動するように、Ｘ軸Ｙ軸アクチュエータ３３とＺ軸アクチュエータ３５とを制御する。

　すなわち、その算出された経路は、処理対象資源ごみの高さＨが異なるときに、異なっていることがある。実施例１の物体処理装置１は、処理対象資源ごみの高さＨに基づいて経路が算出されることにより、ベルトコンベアフレーム５に処理対象資源ごみが接触しないように、かつ、把持部３４が上昇する高さがなるべく低くなるように、把持部３４の経路を算出することができる。実施例１の物体処理装置１は、処理対象資源ごみがベルトコンベアフレーム５に接触しないことにより、処理対象資源ごみが破損することを防止することができ、ベルトコンベアフレーム５が破損することを防止することができる。実施例１の物体処理装置１は、把持部３４が上昇する高さが低いことにより、把持部３４が処理対象資源ごみを把持している把持時間を短縮することができ、単位時間あたりに搬送路８からダストシュート３７に移動可能な資源ごみの個数を増加することができる。

　また、実施例１の物体処理装置１の制御装置４１は、ごみ選別用画像に写る複数のごみのうちの処理対象資源ごみと異なる経路上物体の高さＺ＿ｏｂｊをごみ選別用画像に基づいてさらに算出し、経路上物体の高さＺ＿ｏｂｊにさらに基づいて、把持部３４が移動する経路を算出する。実施例１の物体処理装置１は、経路上物体の高さＺ＿ｏｂｊに基づいて経路が算出されることにより、処理対象資源ごみが経路上物体に接触しないように、かつ、把持部３４が上昇する高さがなるべく低くなるように、把持部３４の経路を算出することができる。実施例１の物体処理装置１は、処理対象資源ごみが経路上物体に接触しないことにより、処理対象資源ごみが破損することを防止することができ、経路上物体が破損することを防止することができる。

　また、実施例１の物体処理装置１は、処理対象資源ごみが持ち上げられた状態での処理対象資源ごみの高さＨを検出するためのサイズ計測用画像を撮像する持上時サイズ計測用カメラ３６をさらに備えている。制御装置４１は、処理対象資源ごみの高さＨにさらに基づいて経路を算出する。処理対象資源ごみが持ち上げられたときに、処理対象資源ごみは、傾斜することがあり、処理対象資源ごみの高さＨが変化することがある。実施例１の物体処理装置１は、処理対象資源ごみが持ち上げられた状態での処理対象資源ごみの高さＨに基づいて把持部３４の経路が算出されることにより、処理対象資源ごみが傾斜した場合でも、処理対象資源ごみがベルトコンベアフレーム５と経路上物体とに接触しないように、把持部３４の経路を算出することができる。

　実施例２の物体処理装置は、把持部３４が上昇している最中に、把持部３４を水平方向に移動させるものであり、他の部分は、既述の実施例１の物体処理装置１と同じである。制御装置４１は、把持部３４に把持された処理対象資源ごみが経路上物体とベルトコンベアフレーム５とにぶつからないように、図９に示されているように、経路Ｒ４を算出する。図９は、実施例２の物体処理装置において把持部３４が移動する経路Ｒ４を示す正面図である。経路Ｒ４は、持上時サイズ計測用カメラ３６を用いて処理対象資源ごみが写るサイズ計測用画像が撮像された後で、かつ、Ｚ軸アクチュエータ３５により把持部３４が上昇している最中に、Ｘ軸Ｙ軸アクチュエータ３３により把持部３４が水平方向に移動することを示している。すなわち、経路Ｒ４は、処理対象資源ごみが搬送路８からダストシュート３７に移動する期間内に、Ｚ軸アクチュエータ３５とＸ軸Ｙ軸アクチュエータ３３とが並行して把持部３４を移動させる期間が含まれていることを示している。このため、実施例２の物体処理装置は、既述の実施例１の物体処理装置１に比較して、Ｘ軸Ｙ軸アクチュエータ３３とＺ軸アクチュエータ３５と並行して把持部３４を移動させる時間だけ、把持部３４が処理対象資源ごみを把持している時間を短縮することができる。実施例２の物体処理装置は、物体処理装置１は、把持部３４が処理対象資源ごみを把持している時間が短縮することにより、単位時間あたりに搬送路８からダストシュート３７に移動可能な資源ごみの個数を増加させることができる。

　実施例３の物体処理装置は、図１０に示されているように、既述の実施例１の物体処理装置１のロボット本体２４が他のロボット本体５１に置換され、他の部分は、既述の実施例１の物体処理装置１と同じである。図１０は、実施例３の物体処理装置のロボット本体５１を示す側面図である。ロボット本体５１は、既述のロボット本体２４と同様に、並進用支持部材３２とＸ軸Ｙ軸アクチュエータ３３と把持部３４とＺ軸アクチュエータ３５とを備え、回転用支持部材５２と回転アクチュエータ５３とをさらに備えている。回転用支持部材５２は、Ｚ軸アクチュエータ３５を介してＺ軸方向に平行に並進可能に並進用支持部材３２に支持されている。このとき、把持部３４は、回転アクチュエータ５３を介して、回転軸５４まわりに回転可能に回転用支持部材５２に支持されている。回転軸５４は、把持部３４に交差し、Ｚ軸方向に平行であり、回転用支持部材５２に対して固定されている。回転アクチュエータ５３は、回転用支持部材５２に対して把持部３４を回転軸５４まわりに回転させる。

　把持部３４に把持されて持ち上げられた処理対象資源ごみ５５のＸ軸方向における差渡し幅は、図１１に示されているように、処理対象資源ごみ５５が回転軸５４まわりに回転することにより、変化することがある。図１１は、把持部３４に把持されて持ち上げられた処理対象資源ごみ５５を示す上面図である。処理対象資源ごみ５５のある方向における差渡し幅は、その方向に垂直である２つの平面に処理対象資源ごみ５５が挟まれたときに２つの平面の間の距離に等しい。

　制御装置４１は、ごみ選別用画像を画像処理し、ごみ選別用画像に基づいて回転角θを算出する。回転角θは、処理対象資源ごみ５５のＸ軸方向における差渡し幅が最小になるように、回転軸５４まわりに処理対象資源ごみ５５を回転させる角度を示している。制御装置４１は、処理対象資源ごみ５５が持ち上げられているときに、図１２に示されているように、回転アクチュエータ５３を制御し、回転軸５４まわりに処理対象資源ごみ５５を回転角θだけ回転させる。図１２は、実施例３の物体処理装置において処理対象資源ごみ５５が搬送路８からダストシュート３７に移動する様子を示す斜視図である。処理対象資源ごみ５５の幅Ｄは、処理対象資源ごみ５５が回転角θだけ回転されることにより、最小になる。制御装置４１は、既述の実施例の物体処理装置の制御装置４１と同様に、処理対象資源ごみ５５の幅に基づいて把持部３４の経路を算出し、把持部３４を経路に沿って移動させ、処理対象資源ごみ５５をダストシュート３７に移動させる。

　実施例３の物体処理装置は、処理対象資源ごみ５５が回転軸５４まわりに回転することにより、処理対象資源ごみ５５の幅Ｄを小さくすることができる。実施例３の物体処理装置は、処理対象資源ごみ５５の幅Ｄが小さいことにより、把持部３４から処理対象資源ごみ５５を解放するタイミングを早くすることができる。実施例３の物体処理装置は、把持部３４から処理対象資源ごみ５５が解放されるタイミングが早いことにより、既述の実施例の物体処理装置に比較して、単位時間あたりに搬送路８からダストシュート３７に移動させる処理対象資源ごみの個数を増加することができる。

　実施例４の物体処理装置は、図１３に示されているように、既述の実施例１の物体処理装置１のロボット本体２４が他のロボット本体６１に置換され、他の部分は、既述の実施例１の物体処理装置１と同じである。図１３は、実施例４の物体処理装置のロボット本体６１を示し、処理対象資源ごみが搬送路８からダストシュート３７に移動する様子を示す正面図である。ロボット本体６１は、既述のロボット本体２４と同様に、並進用支持部材３２とＸ軸Ｙ軸アクチュエータ３３と把持部３４とＺ軸アクチュエータ３５とを備え、投射用支持部材６２と斜方投射用アクチュエータ６３とをさらに備えている。投射用支持部材６２は、Ｚ軸アクチュエータ３５を介してＺ軸方向に平行に並進可能に並進用支持部材３２に支持されている。このとき、把持部３４は、斜方投射用アクチュエータ６３を介して、回転軸６４まわりに回転可能に投射用支持部材６２に支持されている。回転軸６４は、把持部３４に交差しないで、Ｙ軸方向に平行であり、投射用支持部材６２に対して固定されている。斜方投射用アクチュエータ６３は、投射用支持部材６２に対して把持部３４を回転軸６４まわりに回転させる。

　制御装置４１は、既述の実施例の物体処理装置の制御装置４１と同様に、処理対象資源ごみのサイズに基づいて把持部３４の経路を算出し、把持部３４を経路に沿って移動させる。制御装置４１は、経路と処理対象資源ごみのサイズとに基づいて斜方投射位置を算出する。制御装置４１は、斜方投射用アクチュエータ６３を制御し、把持部３４が斜方投射位置に配置されたときに把持部３４を回転軸６４まわりに回転させる。制御装置４１は、把持部３４を制御し、把持部３４を回転軸６４まわりに回転している最中で、かつ、予め定められた投射角度に把持部３４が配置されたタイミングで、処理対象資源ごみを把持部３４から解放する。把持部３４から解放された処理対象資源ごみは、斜め上方に斜方投射され、放物線に沿って自由落下し、ダストシュート３７に配置される。すなわち、斜方投射位置と投射角度は、処理対象資源ごみがベルトコンベアフレーム５にぶつからないように、斜方投射される処理対象資源ごみがダストシュート３７に適切に配置されるように算出される。

　実施例４の物体処理装置は、斜方投射用アクチュエータ６３が設けられていることにより、斜方投射位置を既述の解放位置より実施例１の物体処理装置１に比較して、処理対象資源ごみがＸ軸方向に飛ぶ飛距離を長くすることができる。実施例４の物体処理装置は、処理対象資源ごみの飛距離が長くなることにより、処理対象資源ごみを把持している把持部３４を移動させる経路を短縮することができ、把持部３４が処理対象資源ごみを把持している把持時間を短縮することができる。実施例４の物体処理装置は、把持時間が短縮することにより、単位時間あたりに搬送路８からダストシュート３７に移動させる処理対象資源ごみの個数を増加することができる。

　ところで、既述の実施例４の物体処理装置は、投射用支持部材６２に対して把持部３４を回転させる斜方投射用アクチュエータ６３が設けられているが、投射用支持部材６２に対して把持部３４を並進させる他の斜方投射用アクチュエータに置換されてもよい。このような斜方投射用アクチュエータが設けられた場合でも、実施例４の物体処理装置は、処理対象資源ごみをＸ軸方向に飛ばす飛距離を長くすることができ、単位時間あたりに搬送路８からダストシュート３７に移動させる処理対象資源ごみの個数を増加することができる。

　ところで、既述の実施例の物体処理装置は、処理対象資源ごみが放物線に沿って自由落下するように、処理対象資源ごみを自由落下させているが、処理対象資源ごみが鉛直線に沿って自由落下するように、処理対象資源ごみを自由落下させてもよい。すなわち、物体処理装置は、把持部３４が停止した後に、処理対象資源ごみを把持部３４から解放してもよい。このような場合でも、物体処理装置は、処理対象資源ごみが解放される解放位置が処理対象資源ごみの幅Ｄに基づいて算出されることにより、処理対象資源ごみを把持している把持部３４を移動させる経路を短縮することができ、単位時間あたりに搬送路８からダストシュート３７に移動させる処理対象資源ごみの個数を増加することができる。

　ところで、既述の実施例の物体処理装置は、把持部３４を水平方向に並進させるＸ軸Ｙ軸アクチュエータ３３が設けられているが、把持部３４をＸ軸方向のみに並進させるＸ軸アクチュエータに置換されてもよい。このような場合でも、物体処理装置は、既述の実施例の物体処理装置と同様に、単位時間あたりに搬送路８からダストシュート３７に移動させる処理対象資源ごみの個数を増加することができる。

　ところで、既述の実施例の物体処理装置は、撮像カメラ２６により撮像される２次元のごみ選別用画像に基づいて経路上物体の高さを算出しているが、撮像カメラ２６は、他のセンサに置換されてもよい。このようなセンサとしては、３次元センサが例示される。このとき、物体処理装置は、３次元センサにより撮像されたごみ選別用３次元画像に基づいて、処理対象資源ごみと経路上物体とを選別し、経路上物体の高さを計測する。この場合でも、物体処理装置は、既述の実施例の物体処理装置と同様に、単位時間あたりに搬送路８からダストシュート３７に移動させる処理対象資源ごみの個数を増加することができる。

　ところで、既述の実施例の物体処理装置は、経路上物体の高さに基づいて把持部３４の経路を算出しているが、経路上物体がベルトコンベアフレーム５より低いことが明らかである場合に、経路上物体の高さに無関係に把持部３４の経路を算出してもよい。この場合でも、物体処理装置は、既述の実施例の物体処理装置と同様に、単位時間あたりに搬送路８からダストシュート３７に移動させる処理対象資源ごみの個数を増加することができる。

　ところで、既述の実施例の物体処理装置は、２次元のサイズ計測用画像を撮像する持上時サイズ計測用カメラ３６を用いて処理対象資源ごみのサイズを計測しているが、持上時サイズ計測用カメラ３６と異なる他のセンサを用いて処理対象資源ごみのサイズを計測してもよい。このようなセンサとしては、３次元センサが例示される。このようなセンサが用いられる場合でも、物体処理装置は、既述の実施例の物体処理装置と同様に、単位時間あたりに搬送路８からダストシュート３７に移動させる処理対象資源ごみの個数を増加することができる。

　ところで、既述の実施例の物体処理装置は、持ち上げられた処理対象資源ごみのサイズを計測しているが、持ち上げられた処理対象資源ごみが傾斜する程度が十分に小さいときに、ごみ選別用画像を画像処理して処理対象資源ごみのサイズを推測してもよい。この場合でも、物体処理装置は、既述の実施例の物体処理装置と同様に、単位時間あたりに搬送路８からダストシュート３７に移動させる処理対象資源ごみの個数を増加することができ、さらに、持上時サイズ計測用カメラ３６を省略して製造コストを低減することができる。

　以上、実施例を説明したが、前述した内容により実施例が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施例の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

　１　：物体処理装置
　２　：資源ごみ自動分別装置
　３　：搬送装置
　５　：ベルトコンベアフレーム
　８　：搬送路
　２４：ロボット本体
　２６：撮像カメラ
　３３：Ｘ軸Ｙ軸アクチュエータ
　３４：把持部
　３５：Ｚ軸アクチュエータ
　３６：持上時サイズ計測用カメラ
　４１：制御装置
　５１：ロボット本体
　５２：回転用支持部材
　５３：回転アクチュエータ
　５５：処理対象資源ごみ
　６１：ロボット本体
　６３：斜方投射用アクチュエータ

Claims

　対象物体が写る画像を撮像する撮像部と、
　前記対象物体を把持する把持部と、
　前記把持部を移動させるアクチュエータと、
　制御部とを備え、
　前記制御部は、
　前記対象物体が前記把持部に把持されているときに前記把持部が移動する経路を前記画像と前記対象物体のサイズとに基づいて算出し、
　前記対象物体が前記把持部に把持された後に前記把持部が前記経路に沿って移動するように、前記アクチュエータを制御する
　物体処理装置。
　前記制御部は、前記対象物体が前記把持部に把持されているときに前記対象物体が他の物体に接触しないように、かつ、前記対象物体が前記把持部に把持されている時間が短縮されるように、前記経路を算出する
　請求項１に記載の物体処理装置。
　前記制御部は、
　前記画像に写る複数の物体のうちの前記対象物体と異なる他の物体のサイズを前記画像に基づいてさらに算出し、
　前記他の物体のサイズにさらに基づいて前記経路を算出する
　請求項１に記載の物体処理装置。
　前記アクチュエータは、
　第１方向に平行に前記把持部を並進させる第１アクチュエータと、
　前記第１方向と異なる第２方向に平行に前記把持部を並進させる第２アクチュエータとを有し、
　前記制御部は、前記第１アクチュエータが前記把持部を並進させている最中に前記第２アクチュエータが前記把持部を並進させるように、前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータとを制御する
　請求項１に記載の物体処理装置。
　前記制御部は、前記対象物体が持ち上げられたときの前記対象物体の傾斜にさらに基づいて前記経路を算出する
　請求項１に記載の物体処理装置。
　前記対象物体が持ち上げられた状態での前記対象物体の持上時サイズを検出するセンサをさらに備え、
　前記制御部は、前記対象物体の持上時サイズにさらに基づいて前記経路を算出する
　請求項１に記載の物体処理装置。
　前記制御部は、
　前記対象物体が落下中に前記対象物体が予め定められた物体に接触しないように、前記対象物体のサイズに基づいて解放位置を算出し、
　前記把持部が前記解放位置に配置されたときに前記対象物体が前記把持部から解放されるように、前記把持部を制御する
　請求項１に記載の物体処理装置。
　前記対象物体が載置される載置面が沿う平面に交差する回転軸を中心に前記把持部を回転させる回転アクチュエータをさらに備え、
　前記制御部は、前記対象物体が前記把持部に把持されているときに前記把持部が回転するように、前記画像に基づいて前記回転アクチュエータを制御する
　請求項７に記載の物体処理装置。
　前記制御部は、鉛直方向と平行でない方向に前記把持部が移動している最中に前記対象物体が前記把持部から解放されるように、前記把持部を制御する
　請求項７に記載の物体処理装置。
　斜方投射用アクチュエータをさらに備え、
　前記制御部は、前記把持部に交差しない回転軸を中心に前記把持部が回転するように、前記斜方投射用アクチュエータを制御し、前記斜方投射用アクチュエータが前記把持部を回転させている最中に前記対象物体が前記把持部から解放されるように、前記把持部を制御する
　請求項９に記載の物体処理装置。
　搬送路に沿って前記対象物体を搬送方向に搬送する搬送部をさらに備え、
　前記撮像部は、前記対象物体が前記搬送路のうちの第１領域に配置されているときに前記画像を撮像し、
　前記把持部は、前記対象物体が前記搬送路のうちの前記第１領域の前記搬送方向の下流側の第２領域に配置されているときに前記対象物体を把持する
　請求項１に記載の物体処理装置。