(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-22
(45)【発行日】2024-03-04
(54)【発明の名称】把持システム、及び制御装置
(51)【国際特許分類】
B25J 9/16 20060101AFI20240226BHJP
B25J 15/08 20060101ALI20240226BHJP
【ＦＩ】
B25J9/16
B25J15/08 C
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2023179907
(22)【出願日】2023-10-18
(62)【分割の表示】P 2022212668の分割
【原出願日】2022-12-28
【審査請求日】2023-10-18
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】518106124
【氏名又は名称】コネクテッドロボティクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100127384
【弁理士】
【氏名又は名称】坊野 康博
(74)【代理人】
【識別番号】100152054
【弁理士】
【氏名又は名称】仲野 孝雅
(72)【発明者】
【氏名】杉村 忠玄
【審査官】松浦 陽
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０８２２７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２２－１７９１１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１７１８４９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２
Ａ４７Ｊ ４３／００
Ａ２３Ｌ ５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
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、収容空間に収容されている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、
前記把持動作を行った把持部材の閉状態を継続して、前記対象物を把持したまま、前記収容空間の外に配置された解放先となる容器に移送する移送動作と、
前記移送動作を行った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容器に解放する解放動作と、
前記解放動作を行った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場合に、前記容器が動いていない状態で、前記解放動作、及び前記均し動作を一連の動作として前記ロボットに実行させると共に、前記一連の動作が終了した後に、前記容器を搬送装置の搬送面に搬出させる、
ことを特徴とする把持システム。
【請求項2】
前記制御装置は、
前記解放動作、及び前記均し動作に加えて、さらに前記移送動作を前記一連の動作として前記ロボットに実行させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の把持システム。
【請求項3】
前記制御装置は、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ができるように、前記解放動作を実行させ、
前記解放動作を行うことに応じて前記他の領域よりも高さが相対的に高くなった領域を均す対象として、前記均し動作を実行させる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の把持システム。
【請求項4】
前記把持部材は、先端を開口することで前記対象物を解放する形状であり、
前記制御装置は、
前記把持部材の先端を前記容器の水平面における中央で開口し、前記対象物を容器内で隆起させることで、前記容器の水平面における中央が、前記他の領域よりも高さが相対的に高くなった領域となるように、前記解放動作を実行させ、
前記把持部材を前記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ように、前記均し動作を実行させる、
ことを特徴とする請求項３に記載の把持システム。
【請求項5】
前記把持部材は、板状部を有する一対の把持部材であり、前記制御装置は、
前記解放動作を実行後に前記一対の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することで、前記一対の把持部材それぞれの前記板状部同士が当接した状態とさせ、
前記上昇後に閉状態とした前記一対の把持部材を下降させることで前記一対の把持部材それぞれの板状部の外面を前記解放対象物に接触させた状態で、前記一対の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又は２に記載の把持システム。
【請求項6】
前記制御装置は、前記均し動作を実行後に、前記一対の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一対の把持部材の内面及び外面に付着した前記解放対象物を、前記一対の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５に記載の把持システム。
【請求項7】
開閉する把持部材を備えたロボットの動作を制御する制御手段を備えた制御装置であって、前記制御手段は、
前記把持部材を閉状態とすることで、収容空間に収容されている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、
前記把持動作を行った把持部材の閉状態を継続して、前記対象物を把持したまま、前記収容空間の外に配置された解放先となる容器に移送する移送動作と、
前記移送動作を行った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容器に解放する解放動作と、
前記解放動作を行った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場合に、前記容器が動いていない状態で、前記解放動作、及び前記均し動作を一連の動作として前記ロボットに実行させると共に、前記一連の動作が終了した後に、前記容器を搬送装置の搬送面に搬出させる、
ことを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、把持システム、及び制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
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。
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０２１－３０４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
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。
【0005】
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。
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。
【0006】
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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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、
前記把持動作を行った把持部材の閉状態を継続して、前記対象物を把持したまま解放先に移送する移送動作と、
前記移送動作を行った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解放先に解放する解放動作と、
前記解放動作を行った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。
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、
前記把持動作を行った把持部材の閉状態を継続して、前記対象物を把持したまま解放先に移送する移送動作と、
前記移送動作を行った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解放先に解放する解放動作と、
前記解放動作を行った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。
【発明の効果】
【0008】
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。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明に係る把持システム１が複数並べられた状態を示す斜視図である。
【図2】本発明に係る把持システム１の主要部を拡大した斜視図である。
【図3】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。
【図4】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5】一対の把持部材３１ａの開閉について示す図である。
【図6】制御装置４０のハードウェア構成を示す模式図である。
【図7】制御装置４０の機能的構成を示すブロック図である。
【図8】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9】多関節ロボット３０による解放動作及び均し動作の一例を示す模式図である。
【図10】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11】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。
【図12】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。
【図13】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。
【発明を実施するための形態】
【0010】
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。
［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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
［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。
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。
【0024】
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。
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
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。
【0027】
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。
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。
【0028】
［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。
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
［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。
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
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。
【0042】
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（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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
［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。
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
［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。
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。
【0051】
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。
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
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。
【0054】
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。
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。
【0055】
［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。
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
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。
【0058】
［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。
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
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。
【0064】
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。
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
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。
【0068】
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。
【0069】
［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。
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。
【0070】
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。
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。
【0071】
［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。
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。
【0072】
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。
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。
【0073】
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。
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。
【0074】
［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。
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。
【0075】
［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。
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。
【0076】
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。
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。
【0077】
［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。
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。
【0078】
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。
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。
【0079】
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。
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。
【0080】
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。
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。
【0081】
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。
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。
【0082】
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。
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。
【0083】
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。
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。
【0084】
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。
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
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。
【0087】
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。
【符号の説明】
【0088】
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
【要約】
【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、把持動作を行った把持部材３１ａの閉状態を継続して、対象物を把持したまま解放先に移送する移送動作と、移送動作を行った把持部材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解放先に解放する解放動作と、解放動作を行った把持部材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７
【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、把持動作を行った把持部材３１ａの閉状態を継続して、対象物を把持したまま解放先に移送する移送動作と、移送動作を行った把持部材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解放先に解放する解放動作と、解放動作を行った把持部材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７
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】