JP2019126876A - 物品移載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一定量の物品を安定して移載する。【解決手段】物品移載装置１は、トレー２内の食材Ｂ１を把持して容器３に移載するロボットハンド１０と、トレー２内の食材群Ｂの物品高さＨを検出する物品範囲検出部３１と、検出された物品高さＨ以下となるように食材群Ｂに対する把持部１２の差込深さＬを算出する差込深さ算出部３２と、目標把持量及び算出された差込深さＬに基づいて、把持部１２の把持範囲Ｒを算出する開き量算出部３３と、ロボット制御部とを備える。ロボット制御部３５は、把持部１２の開き量が算出された把持範囲Ｒとなり、且つ食材群Ｂに対する把持部１２の差込深さが算出された差込深さＬとなるようにロボットハンド１０の動作を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、物品移載装置に関する。

トレーに収容された食品等の物品群の一部をロボットハンドによって把持し、把持した部分の物品を他の容器等に移載する物品移載装置がある。このような物品移載装置に用いられるロボットハンドが、例えば特許文献１に記載されている。

特開２０１７−４７４８１号公報

このような物品移載装置では、ロボットハンドによって予め定められた量の物品を把持し、他の容器等に移載している。しかしながら、トレー内の物品の量が少なくなってくるにつれて物品群に対するロボットハンドの差込深さが少なくなり、ロボットハンドによって予め定められた量の物品を把持することが困難となる。

そこで、本発明の一側面は、一定量の物品を安定して移載可能な物品移載装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る物品移載装置は物品を把持する把持部を有し、載置部に載置された複数の物品の集合体である物品群に把持部を差し込んで物品の一部を把持するとともに把持した部分の物品を移載先の位置に移載するロボットハンドと、載置部に載置された物品群における把持部の差し込み方向の物品高さを検出する高さ検出部と、高さ検出部で検出された物品高さに基づいて、検出された物品高さ以下となるように物品群に対する把持部の差込深さを算出する差込深さ算出部と、予め設定された物品の目標把持量及び差込深さ算出部で算出された差込深さに基づいて、把持部の開き量を算出する開き量算出部と、ロボットハンドの動作を制御するロボット制御部と、を備え、ロボット制御部は、把持部の開き量が開き量算出部で算出された開き量となり且つ物品群に対する把持部の差込深さが差込深さ算出部で算出された差込深さとなるようにロボットハンドの動作を制御し、さらに、物品群に差し込まれた把持部によって物品を把持して移載先まで物品が移載されるようにロボットハンドを制御する。

この物品移載装置では、高さ検出部で検出された物品高さに基づいて把持部の差込深さが算出される。また、この物品移載装置では、予め設定された目標把持量及び算出された差込深さに基づいて、把持部の開き量が算出される。すなわち、物品移載装置は、物品高さに基づいて、把持部の差込深さ及び開き量を制御し、物品の把持を行っている。これにより、物品移載装置は、物品高さが変化しても、一定量の物品を安定して移載できる。

高さ検出部で検出された物品高さが高い場合、物品高さが低い場合に比べて、差込深さ算出部は差込深さを深くし且つ開き量算出部は把持部の開き量を小さくしてもよい。この場合、物品移載装置は、物品高さが高い場合には、物品高さが低い場合に比べて把持部をより深くまで物品群に差し込むことができる。ここで、一般に、ロボットハンドは、把持部の移動速度（物品群への差込速度）よりも、把持部を閉じる（物品を把持する）ときの動作速度の方が遅い。このため、物品移載装置は、物品高さが高い場合には差込深さを深くすることによって、把持部の開き量を小さくすることができる。すなわち、把持部が物品を把持するための動作時間が短くなる。これにより、物品移載装置は、物品高さが高い場合には、把持部を物品に差し込んで把持するまでに要する時間を短くできる。

物品移載装置は、ロボットハンドが物品を移動させたときに物品に作用する力及び加速度に基づいて、物品の質量を算出する質量算出部を備え、質量算出部の算出結果と目標把持量とに基づいて、開き量算出部が把持部の開き量を調整すること及び差込深さ算出部が差込深さを調整することの少なくともいずれかが行われてもよい。この場合、物品移載装置は、質量算出部の算出結果に基づいて物品の把持量を補正することができる。

本発明の種々の側面によれば、一定量の物品を安定して移載できる。

実施形態に係る物品移載装置の概略構成を示す図である。 図２（ａ）は、把持部の側面図である。図２（ｂ）は、把持部を下方から見た図である。 図３（ａ）は、把持部が食材群に差し込まれる様子を示す図である。図３（ｂ）は、把持部によって把持される食材の量を示す図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、食材群に対する把持部の差し込み深さを示す断面図である。 載置範囲内に設定された複数の差込位置を示す上面図である。 物品移載装置によって行われる移載処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。「上」及び「下」の語は、鉛直方向の「上方」及び「下方」にそれぞれ対応する。

図１に示されるように、トレー（載置部）２には、複数の食材（物品）Ｂ１（図３（ａ）参照）の集合体である食材群（物品群）Ｂが載置される。物品移載装置１は、トレー２から予め設定された量の食材Ｂ１を取り出し、弁当ケース等の容器３に移載する。具体的には、物品移載装置１は、ロボットハンド１０、均し機構２０、制御ユニット３０、及び報知ユニット４０を備える。

ロボットハンド１０は、作業台５に載置されたトレー２及び容器３の近傍に設けられる。作業台５上には、複数の容器３が配置される。トレー２及び容器３は、それぞれ上部が開口する箱体である。ロボットハンド１０は、トレー２から目標把持量（予め定められた量）の食材Ｂ１を取り出し、複数の容器３に順次移載する。ロボットハンド１０は、アーム部１１、把持部１２、カメラ１３、及び測定部１４を備える。

把持部１２は、アーム部１１の先端部に取り付けられる。アーム部１１は、複数の関節を有している。アーム部１１は、旋回及び関節を屈曲させることにより、把持部１２を所望の位置に移動させることができる。アーム部１１の動作は、制御ユニット３０により制御される。アーム部１１は、制御ユニット３０から出力される制御信号に基づいて動作する。

把持部１２は、食材群Ｂから、食材Ｂ１の一部を把持する。本実施形態において、把持部１２は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、本体部１２ａ、３つの把持部材１２ｂ、及び駆動部１２ｃを備える。本体部１２ａは、中心軸Ｃを有する筐体である。本体部１２ａは、例えば、円柱状の外形を呈する。本体部１２ａは、例えば、金属で形成される。本体部１２ａは、アーム部１１の先端部に取り付けられる。

把持部材１２ｂは、棒状の部材である。把持部材１２ｂは、例えば、樹脂、金属等で形成される。把持部材１２ｂは、本体部１２ａから下方へ突出するように、本体部１２ａに取り付けられる。３つの把持部材１２ｂは、中心軸Ｃを中心とする仮想円上にそれぞれ配置される。３つの把持部材１２ｂは、当該仮想円の周方向において、等間隔（１２０°間隔）で配置される。

また、把持部材１２ｂは、移動可能に本体部１２ａに設けられる。具体的には、把持部材１２ｂは、駆動部１２ｃによって駆動されることにより移動する。駆動部１２ｃは、把持部材１２ｂを、中心軸Ｃに近づく方向及び中心軸Ｃから離れる方向に移動させる。駆動部１２ｃは、３つの把持部材１２ｂを同期して移動させる。これにより、３つの把持部材１２ｂは、互いに近づく方向及び互いに離れる方向に移動する。駆動部１２ｃは、例えば、モータ及びリンク機構を含んで構成される。駆動部１２ｃの動作は、制御ユニット３０により制御される。駆動部１２ｃは、制御ユニット３０から出力される制御信号に基づいて動作する。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、アーム部１１が把持部１２を上方から下方に向かって移動させることよって、把持部１２の把持部材１２ｂが食材群Ｂに差し込まれる。続いて、駆動部１２ｃが３つの把持部材１２ｂを互いに近づく方向に移動させることにより、把持部材１２ｂは食材Ｂ１を把持する。

ここで、把持部１２によって把持される食材Ｂ１の把持量（把持された食材Ｂ１の質量）について説明する。把持部１２によって把持される食材Ｂ１の把持量は、次の式（１）によって表される。
食材Ｂ１の把持量＝密度Ｐ×食材Ｂ１の体積 （１）
なお、密度Ｐとは、食材群Ｂにおける食材Ｂ１の密度である。食材Ｂ１の体積は、把持部１２によって把持される食材Ｂ１の体積である。

図３（ａ）に示されるように、食材群Ｂの上面において、把持部材１２ｂが差し込まれたときに把持部材１２ｂによって把持される範囲を把持範囲Ｒとする。本実施形態において、把持範囲Ｒは、図２（ｂ）に示されるように、３つの把持部材１２ｂに内接する円の内側部分である。把持範囲Ｒの大きさ（直径）は、食材群Ｂに差し込まれるときの３つの把持部材１２ｂの位置によって定まる。把持範囲Ｒの大きさは、３つの把持部材１２ｂが中心軸Ｃに近い位置に移動させられている状態では小さくなり、３つの把持部材１２ｂが中心軸Ｃから離れた位置に移動させられている状態では大きくなる。把持部１２は、食材群Ｂを上方から見たときに、把持範囲Ｒ内の食材Ｂ１を把持する。

従って、図３（ｂ）に示されるように、把持部１２によって把持される食材Ｂ１の体積は、次の式（２）によって表される。
食材Ｂ１の体積＝π×（把持範囲Ｒの半径）^２×差込深さＬ （２）
なお、把持範囲Ｒの直径をＤとしたときに、把持範囲Ｒの半径は（Ｄ／２）で表される。差込深さＬは、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、食材群Ｂへ把持部材１２ｂが差し込まれたときの、食材群Ｂの上面から把持部材１２ｂの先端部までの長さである。

このように、把持部１２によって把持される食材Ｂ１の体積は、食材群Ｂに差し込まれるときの把持部材１２ｂの開き量（把持範囲Ｒ）と、食材群Ｂへの把持部材１２ｂの差込深さＬとに依存する。すなわち、食材群Ｂに差し込まれるときの把持部材１２ｂの把持範囲Ｒが大きくなることで、把持部１２によって把持される食材Ｂ１の量が多くなる。食材群Ｂへの把持部材１２ｂの差込深さＬが深くなることで、把持部１２によって把持される食材Ｂ１の量が多くなる。

図１に示されるように、カメラ１３は、トレー２内の食材群Ｂを撮像する。カメラ１３は、トレー２における食材群Ｂの載置範囲を撮像可能に設けられる。カメラ１３は、例えば、アーム部１１の先端部に設けられる。但し、カメラ１３が設けられる位置はアーム部１１の先端部に限定されず、適宜の位置に設けられ得る。カメラ１３の撮像情報は、制御ユニット３０へ出力される。

測定部１４は、食材Ｂ１を把持した状態の把持部１２をアーム部１１が移動させたときに、食材Ｂ１に作用する力及び加速度を測定する。測定部１４は、例えば、アーム部１１の先端部と把持部１２との間に設けられる。測定部１４は、測定した結果を制御ユニット３０に出力する。

以上のように、ロボットハンド１０は、トレー２内の食材群Ｂに把持部１２の把持部材１２ｂを差し込んで、食材群Ｂから食材Ｂ１の一部を把持する。続いて、ロボットハンド１０は、アーム部１１を動作させることによって、移載先の容器３の上方へ把持部１２を移動させる。そして、ロボットハンド１０は、把持部１２から食材Ｂ１を解放することで、移載先の容器３に食材Ｂ１を移載する。

均し機構２０は、作業台５に載置されたトレー２の近傍に設けられる。均し機構２０は、トレー２内の食材群Ｂの上面（表面）を均す。均し機構２０は、アーム部２１、及び均し部２２を備える。均し部２２は、アーム部２１の先端部に取り付けられる。均し部２２は、例えば、櫛状を呈している。アーム部２１は、複数の関節を有している。アーム部２１は、旋回及び関節を屈曲させることにより、均し部２２を所望の位置に移動させることができる。アーム部２１の動作は、制御ユニット３０により制御される。アーム部２１は、制御ユニット３０から出力される制御信号に基づいて動作する。均し機構２０は、均し部２２を食材群Ｂの上面に当接させ、食材群Ｂに当接した状態で均し部２２を移動させることによって、食材群Ｂの上面を均す。

制御ユニット３０は、ロボットハンド１０の動作、及び均し機構２０の動作を制御する。制御ユニット３０は、ロボットハンド１０又は均し機構２０内に収容されてもよく、ロボットハンド１０及び均し機構２０の外部に設けられてもよい。制御ユニット３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有する電子制御ユニットである。制御ユニット３０は、制御信号をロボットハンド１０及び均し機構２０に出力する。制御ユニット３０は、物品範囲検出部（高さ検出部）３１、差込深さ算出部３２、開き量算出部３３、差込位置設定部３４、ロボット制御部３５、報知制御部３６、均し制御部３７、及び質量算出部３８を備える。

物品範囲検出部３１は、トレー２における食材群Ｂの載置範囲Ｓ（図５参照）を検出する。この載置範囲Ｓは、トレー２を上方から見た場合において、食材群Ｂを載置（収容）することができる範囲である。本実施形態においてトレー２は、上方から見た場合において長方形状の載置範囲Ｓを有している。この載置範囲Ｓの形状及び大きさは、トレー２の種類に応じて異なっている。

物品範囲検出部３１は、載置範囲Ｓを、カメラ１３の撮像情報に基づいて検出する。例えば、物品範囲検出部３１は、周知の画像処理技術に基づいて、カメラ１３の撮像画像からトレー２又は食材群Ｂを抽出し、抽出結果に基づいて載置範囲Ｓを検出してもよい。

また、物品範囲検出部３１は、トレー２に載置された食材群Ｂの物品高さＨ（図４（ａ）参照）を検出する。ここでの、食材群Ｂの物品高さＨとは、トレー２の底部２ａの上面から食材群Ｂの上面まで鉛直方向（食材群Ｂへの把持部１２の差し込み方向）に沿った長さである。

物品範囲検出部３１は、物品高さＨを、カメラ１３の撮像情報に基づいて検出する。例えば、物品範囲検出部３１は、周知の画像処理技術に基づいて、カメラ１３の撮像画像から作業台５の上面に対する食材群Ｂの上面の高さ位置を検出する。物品範囲検出部３１は、検出した食材群Ｂの上面の高さ位置と、予め設定されたトレー２の底部２ａの厚さとに基づいて物品高さＨを検出してもよい。

差込深さ算出部３２は、把持部１２の把持部材１２ｂを食材群Ｂに差し込むときの差込深さＬを算出する。差込深さ算出部３２は、物品範囲検出部３１で検出された物品高さＨに基づいて、検出された物品高さＨ以下となるように差込深さＬを算出する。また、差込深さ算出部３２は、可能な限り差込深さＬを長くする。すなわち、差込深さ算出部３２は、差込深さＬとして、把持部１２を食材群Ｂに差し込むことができる最大の差込深さＬを算出する。ここで、図４（ａ）に示されるように、把持部材１２ｂにおける食材群Ｂへの差込可能な長さを差込可能長さＬＭとする。例えば、図４（ａ）に示されるように、物品高さＨが差込可能長さＬＭよりも長い場合、物品範囲検出部３１は、差込可能長さＬＭを差込深さＬとして算出する。例えば、図４（ｂ）に示されるように、物品高さＨが差込可能長さＬＭ以下である場合、物品範囲検出部３１は、物品高さＨを差込深さＬとして算出する。なお、物品範囲検出部３１は、図４（ｂ）に示される場合、物品高さＨから所定の余裕分を減算した長さを、差込深さＬとして算出してもよい。このように、物品範囲検出部３１は、把持部材１２ｂの先端部がトレー２の底部２ａに当接しない範囲で、物品高さＨが高い場合には物品高さＨが低い場合に比べて、差込深さＬを長くする。

開き量算出部３３は、把持部材１２ｂが食材群Ｂに差し込まれるときの把持部材１２ｂの開き量を算出する。すなわち、開き量算出部３３は、把持部材１２ｂが差し込まれたときに把持部材１２ｂによって食材Ｂ１が把持される把持範囲Ｒの大きさを算出する。具体的には、開き量算出部３３は、予め設定された食材Ｂ１の目標把持量と、上記式（１）とに基づいて、把持部１２によって把持する食材Ｂ１の体積を求める。なお、密度Ｐは、把持される食材Ｂ１の種類に応じて予め設定される。続いて、開き量算出部３３は、求めた食材Ｂ１の体積と、差込深さ算出部３２で算出された差込深さＬ（最大の差込深さＬ）と、上記式（２）とに基づいて、把持範囲Ｒの大きさを算出する。

このように、開き量算出部３３は、差込深さＬが長い場合には、差込深さＬが短い場合に比べて把持範囲Ｒの大きさ（把持部材１２ｂの開き量）を小さくする。把持部１２は、開き量算出部３３で算出された把持範囲Ｒ、及び差込深さ算出部３２で算出された差込深さＬで食材Ｂ１を把持することで、目標把持量の食材Ｂ１を把持できる。

差込位置設定部３４は、把持部１２の把持部材１２ｂを食材群Ｂに差し込んで把持するときの差込位置を設定する。なお、差込位置は、例えば、把持部材１２ｂが食材群Ｂの上面に差し込まれるときの把持部１２の中心軸Ｃの位置で表されてもよい。差込位置設定部３４は、物品範囲検出部３１で検出された載置範囲Ｓ内に、複数の差込位置を設定する。図５に示されるように、差込位置設定部３４は、開き量算出部３３で算出された把持範囲Ｒの大きさに基づいて、食材Ｂ１が載置される平面において把持部１２による把持範囲Ｒが互いに重ならないように載置範囲Ｓ内に複数の差込位置を設定する。すなわち、差込位置設定部３４は、載置範囲Ｓを上方から見た場合において、把持範囲Ｒが互いに重ならないように載置範囲Ｓ内に複数の差込位置を設定する。差込位置設定部３４は、載置範囲Ｓ内に複数の差込位置を設定する際に、把持範囲Ｒが互いに重ならないように設定することができる最大数の差込位置を設定する。

差込位置設定部３４は、図５に示されるように、上方から見たときに、載置範囲Ｓの長辺及び短辺に沿って把持範囲Ｒが格子状に並ぶように差込位置を設定する。また、差込位置設定部３４は、図５に示されるように格子状に把持範囲Ｒが配置されるように差込位置を設定することに限定されず、例えば千鳥格子状に把持範囲Ｒが配置されるように差込位置を設定してもよい。

ロボット制御部３５は、ロボットハンド１０に対して制御信号を出力することにより、ロボットハンド１０の動作を制御する。ロボット制御部３５は、差込位置設定部３４で設定された複数の差込位置ごとに、食材Ｂ１の把持及び移載先の容器３への食材Ｂ１の移載が順次行われるように、ロボットハンド１０の動作を制御する。

具体的には、ロボット制御部３５は、駆動部１２ｃに対して制御信号を出力することで、開き量算出部３３で算出された把持範囲Ｒとなるように把持部材１２ｂを移動させる。続いて、ロボット制御部３５は、アーム部１１に対して制御信号を出力することで、差込位置設定部３４で設定された差込位置の上方に把持部１２が位置するように、アーム部１１を動作させる。なお、把持範囲Ｒとなるように把持部材１２ｂを移動させる動作と、差込位置の上方に把持部１２を位置させるためのアーム部１１の動作とは、同時に行われてもよく、どちらが先に行われてもよい。

続いて、ロボット制御部３５は、アーム部１１に対して制御信号を出力することで、差込深さ算出部３２で算出された差込深さＬだけ把持部材１２ｂが食材群Ｂに差し込まれるように、アーム部１１を動作させる。続いて、ロボット制御部３５は、駆動部１２ｃに対して制御信号を出力することで、把持部材１２ｂを中心軸Ｃ側に移動させて把持部材１２ｂによって食材Ｂ１を把持させる。続いて、ロボット制御部３５は、アーム部１１に対して制御信号を出力することで、移載先の容器３の上方に把持部１２が位置するように、アーム部１１を動作させる。続いて、ロボット制御部３５は、駆動部１２ｃに対して制御信号を出力することで、把持部材１２ｂを中心軸Ｃから離れる側に移動させ、把持部１２から食材Ｂ１を解放させる。これにより、ロボットハンド１０は、トレー２から移載先の容器３へ、予め設定された目標把持量の食材Ｂ１を移載できる。

報知制御部３６は、報知ユニット４０に制御信号を出力することで、物品移載装置１のオペレータに対して報知する。報知ユニット４０は、例えば、ディスプレイ、ランプ、又はスピーカであってもよい。報知制御部３６は、ロボットハンド１０によって食材Ｂ１の移載が行われることによってトレー２内の食材Ｂ１が無くなった（所定量未満となった）場合に、報知ユニット４０を通じて報知する。トレー２内の食材Ｂ１が無くなった（所定量未満となった）場合とは、差込深さＬが短いために把持部１２によって目標把持量の食材Ｂ１を把持できない場合であってもよい。報知制御部３６は、トレー２内の食材Ｂ１が無くなったことを、物品範囲検出部３１における食材群Ｂの物品高さＨの検出結果に基づいて判定することができる。これにより、オペレータは、トレー２の交換タイミング等を認識できる。

均し制御部３７は、均し機構２０の動作を制御する。均し制御部３７は、アーム部２１に対して制御信号を出力することで、均し部２２によって食材Ｂ１の上面を均すように、アーム部２１を動作させる。また、均し制御部３７は、載置範囲Ｓ内に設定された複数の差込位置のうち、食材Ｂ１の把持及び移載が行われた差込位置の数が予め定められた数に達した場合に、食材Ｂ１の把持及び移載が行われた差込位置の食材群Ｂの上面を均す。本実施形態において、均し制御部３７は、載置範囲Ｓに設定された全ての差込位置に対して食材Ｂ１の把持及び移載が行われた場合に、均し機構２０によって食材群Ｂの上面全体を均す。

均し制御部３７によって食材群Ｂの上面全体が均された後、トレー２内の食材Ｂ１が移載されたために、トレー２内の食材群Ｂの物品高さＨが低くなる。このため、物品範囲検出部３１は、物品高さＨの検出を再度行う。差込深さ算出部３２は、差込深さＬの算出を再度行う。開き量算出部３３は、把持範囲Ｒの算出を再度行う。差込位置設定部３４は、開き量算出部３３によって再度算出された把持範囲Ｒに基づいて、載置範囲Ｓ内に複数の差込位置を再度設定する。そして、ロボットハンド１０は、再度設定された差込位置に基づいて食材Ｂ１の移載を行う。このように、物品移載装置１は、トレー２内の食材群Ｂが無くなるまで（所定量未満となるまで）、トレー２から容器３への食材Ｂ１の移載を繰り返し行う。

質量算出部３８は、測定部１４の測定結果（食材Ｂ１に作用する力及び加速度）に基づいて、周知の方法によって、把持部１２が把持する食材Ｂ１の質量を算出する。差込深さ算出部３２は、質量算出部３８で算出された食材Ｂ１の質量が、予め設定された目標把持量と一致しているか否かを判定する。両者が一致しない場合、差込深さ算出部３２は、質量算出部３８で算出された食材Ｂ１の質量が目標把持量と一致するように、差込深さＬを調整する。また、開き量算出部３３は、質量算出部３８で算出された食材Ｂ１の質量が、予め設定された目標把持量と一致しているか否かを判定する。両者が一致しない場合、開き量算出部３３は、質量算出部３８で算出された食材Ｂ１の質量が目標把持量と一致するように、把持範囲Ｒの大きさを調整する。なお、差込深さ算出部３２における差込深さＬの調整、及び開き量算出部３３における把持範囲Ｒの大きさの調整は、両方の調整が行われてもよく、いずれか一方の調整のみが行われていもよい。差込深さ算出部３２及び開き量算出部３３は、差込深さＬの調整及び把持範囲Ｒの大きさの調整を、均し機構２０による均し動作が終わった後、差込位置設定部３４によって差込位置が再度設定される前に行う。但し、差込深さ算出部３２及び開き量算出部３３は、差込深さＬの調整及び把持範囲Ｒの大きさの調整を、トレー２から容器３へ食材Ｂ１が移載されるごとに行ってもよい。

次に、物品移載装置１で行われるトレー２から容器３への食材Ｂ１の移載処理の流れについて説明する。なお、図６に示される処理は、作業台５の所定位置に食材群Ｂが載置されたトレー２が設置されたときに開始される。また、図６に示される処理は、トレー２内の食材群Ｂが無くなった（所定量未満となった）場合、又はオペレータから移載処理の停止の指示がされた場合に終了する。

作業台５の所定位置にトレー２が載置されると、物品範囲検出部３１は、トレー２における食材群Ｂの載置範囲Ｓを検出する。さらに、物品範囲検出部３１は、食材群Ｂの物品高さＨを検出する（Ｓ１０１）。差込深さ算出部３２は、把持部１２の把持部材１２ｂを食材群Ｂに差し込むときの差込深さＬを算出する（Ｓ１０２）。開き量算出部３３は、把持部材１２ｂが差し込まれたときに把持部材１２ｂによって食材Ｂ１が把持される把持範囲Ｒの大きさを算出する（Ｓ１０３）。差込位置設定部３４は、載置範囲Ｓ内に、複数の差込位置を設定する（Ｓ１０４）。

ロボット制御部３５は、ロボットハンド１０の動作を制御することによって、載置範囲Ｓ内に設定された複数の差込位置ごとに、食材Ｂ１の把持及び移載先の容器３への食材Ｂ１の移載を行う（Ｓ１０５）。ロボット制御部３５は、全ての差込位置に対して食材Ｂ１の把持及び移載が行われるまで、食材Ｂ１の把持及び移載を行う。

全ての差込位置において食材Ｂ１の把持及び移載が行われた後、均し制御部３７は、均し機構２０の動作を制御することによって、食材群Ｂの上面を均す（Ｓ１０６）。食材群Ｂの上面が均された後、物品範囲検出部３１は、再び食材群Ｂの物品高さＨを検出する（Ｓ１０７）。報知制御部３６は、物品範囲検出部３１における物品高さＨの検出結果に基づいて、トレー２内の食材Ｂ１が無くなった（所定量未満となった）か否かを判定する（Ｓ１０８）。トレー２内の食材Ｂ１が無くなった場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、報知制御部３６は、トレー２内の食材Ｂ１が無くなったことを報知ユニット４０を通じて報知する（Ｓ１０９）。報知の後、物品移載装置１は、移載処理を終了する。

一方、トレー２内に食材Ｂ１が残っている場合（所定量以上残っている場合）（Ｓ１０８：ＮＯ）、差込深さ算出部３２は、Ｓ１０７で算出された物品高さＨに基づいて、把持部１２の把持部材１２ｂを食材群Ｂに差し込むときの差込深さＬを算出する（Ｓ１０２）。その後、物品移載装置１は、上述したＳ１０３以降の処理を実行する。なお、Ｓ１０６において食材群Ｂの上面が均された後、再びＳ１０３において把持範囲Ｒを算出する際に、差込深さ算出部３２及び開き量算出部３３は、質量算出部３８で算出された食材Ｂ１の質量に基づいて、差込深さＬ及び把持範囲Ｒの大きさを調整してもよい。

以上のように、物品移載装置１では、物品範囲検出部３１で検出された物品高さＨに基づいて把持部１２の差込深さＬが算出される。また、この物品移載装置１では、予め設定された目標把持量及び算出された差込深さＬに基づいて、把持部１２の把持範囲Ｒが算出される。すなわち、物品移載装置１は、物品高さＨに基づいて、把持部１２の差込深さＬ及び把持範囲Ｒを制御し、食材Ｂ１の把持を行っている。これにより、物品移載装置１は、移載を繰り返すことによって物品高さＨが変化しても、一定量の物品を安定して移載できる。

物品高さＨが高い場合、物品高さＨが低い場合に比べて、差込深さ算出部３２は差込深さＬを深くし且つ開き量算出部３３は把持範囲Ｒを小さくする。この場合、物品移載装置１は、物品高さＨが高い場合には、物品高さＨが低い場合に比べて把持部１２の把持部材１２ｂをより深くまで食材群Ｂに差し込むことができる。ここで、一般に、ロボットハンド１０は、把持部１２の移動速度（食材群Ｂへの把持部材１２ｂの差込速度）よりも、把持部１２を閉じる（食材Ｂ１を把持する）ときの動作速度の方が遅い。このため、物品移載装置１は、物品高さＨが高い場合には差込深さＬを深くすることによって、把持部１２の把持範囲Ｒを小さくすることができる。すなわち、把持部１２が食材Ｂ１を把持するための動作時間が短くなる。これにより、物品移載装置１は、物品高さＨが高い場合には、把持部１２の把持部材１２ｂを食材群Ｂに差し込んで把持するまでに要する時間を短くできる。

差込深さ算出部３２は、質量算出部３８で算出された把持部１２が把持する食材Ｂ１の質量と目標把持量とに基づいて、差込深さＬを調整する。開き量算出部３３は、質量算出部３８で算出された把持部１２が把持する食材Ｂ１の質量と目標把持量とに基づいて、把持部１２の把持範囲Ｒを調整する。この場合、物品移載装置１は、質量算出部３８の算出結果に基づいて食材Ｂ１の把持量を補正することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、均し制御部３７は、載置範囲Ｓに設定された全ての差込位置に対して食材Ｂ１の把持及び移載が行われた後に、均し機構２０によって食材群Ｂの上面全体を均すことに限定されない。均し制御部３７は、載置範囲Ｓ内に設定された複数の差込位置のうち、食材Ｂ１の把持及び移載が行われた差込位置の数が予め定められた数に達した場合に、食材Ｂ１の把持及び移載が行われた差込位置の食材群Ｂの上面を均し機構２０によって均してもよい。

均し機構２０の均し部２２は、例えば板状等、櫛状以外の形状であってもよい。均し機構２０は、アーム部２１及び均し部２２を備えることに限定されない。均し機構２０は、食材群Ｂの上面を均すことができる機構であれば、他の機構であってもよい。例えば、均し機構２０は、振動源を備え、トレー２を振動させることによって食材群Ｂの上面を均す機構であってもよい。

物品移載装置１は、均し機構２０及び均し制御部３７を備えていなくてもよい。例えば、物品移載装置１のオペレータによってトレー２内の食材群Ｂの上面が均されてもよい。この場合、報知制御部３６は、載置範囲Ｓに設定された全ての差込位置に対して食材Ｂ１の把持及び移載が行われた場合に、報知ユニット４０を通じて報知する。これにより、オペレータは、載置範囲Ｓに設定された全ての差込位置に対して食材Ｂ１の把持及び移載が行われたことを認識できる。なお、報知制御部３６は、載置範囲Ｓに設定された全ての差込位置に対して食材Ｂ１の把持及び移載が行われた場合に、報知ユニット４０を通じて報知することに限定されない。例えば、報知制御部３６は、載置範囲Ｓに設定された複数の差込位置のうち、食材Ｂ１の把持及び移載が行われた差込位置の数が予め定められた数に達した場合に、報知ユニット４０を通じて報知してもよい。この場合、オペレータは、食材Ｂ１の把持及び移載が行われた差込位置の数が予め定められた数に達したことを認識できる。このように、報知制御部３６及び報知ユニット４０は、食材Ｂ１の把持及び移載が行われた差込位置の数が予め定められた数に達した場合に報知する報知部として機能する。オペレータによってトレー２内の食材群Ｂの上面が均された後、物品移載装置１は、均し機構２０によって食材群Ｂの上面が均された場合と同様に、トレー２から容器３への食材Ｂ１の移載を再開する。

また、物品移載装置１は、物品範囲検出部３１における物品高さＨの検出結果に基づいてトレー２内の食材Ｂ１の有無を判定し、トレー２内の食材Ｂ１が無くなった場合に食材Ｂ１の移載処理を終了した。物品移載装置１は、物品高さＨの検出結果に基づいて移載処理を終了することに限定されない。例えば、物品移載装置１は、トレー２から容器３への食材Ｂ１の移載を所定回数実行した後に、移載処理を終了してもよい。

物品範囲検出部３１は、カメラ１３の撮像情報に基づいて載置範囲Ｓを検出することに限定されない。例えば、物品範囲検出部３１は、オペレータが入力した載置範囲Ｓの情報を用いてもよい。

物品範囲検出部３１は、カメラ１３の撮像情報に基づいて物品高さＨを検出することに限定されない。例えば、物品範囲検出部３１は、距離センサ等を用いて物品高さＨを検出してもよい。

上記実施形態では、把持部１２が３つの把持部材１２ｂを有する形態を一例に説明した。しかし、把持部１２は、少なくとも２つの把持部材を有していればよい。把持部１２は、食材Ｂ１を把持する構成であれば、如何なる構成であってもよい。

上記の実施形態において物品移載装置１は、トレー２内の食材Ｂ１を把持して容器３に移載した。しかしながら、物品移載装置１は、移載対象として食材Ｂ１以外の種々の物品を移載できる。また、物品移載装置１は、トレー２から容器３へ食材Ｂ１を移載することに限定されず、種々の用途に用いられ得る。

１…物品移載装置、２…トレー（載置部）、１０…ロボットハンド、１２…把持部、３１…物品範囲検出部（高さ検出部）、３２…差込深さ算出部、３３…開き量算出部、３５…ロボット制御部、３８…質量算出部、Ｂ…食材群（物品群）、Ｂ１…食材（物品）、Ｈ…物品高さ、Ｌ…差込深さ、Ｓ…載置範囲。

Claims (3)

1. 物品を把持する把持部を有し、載置部に載置された複数の前記物品の集合体である物品群に前記把持部を差し込んで前記物品の一部を把持するとともに把持した部分の前記物品を移載先の位置に移載するロボットハンドと、
   前記載置部に載置された前記物品群における前記把持部の差し込み方向の物品高さを検出する高さ検出部と、
   前記高さ検出部で検出された前記物品高さに基づいて、検出された前記物品高さ以下となるように前記物品群に対する前記把持部の差込深さを算出する差込深さ算出部と、
   予め設定された前記物品の目標把持量及び前記差込深さ算出部で算出された前記差込深さに基づいて、前記把持部の開き量を算出する開き量算出部と、
   前記ロボットハンドの動作を制御するロボット制御部と、
   を備え、
   前記ロボット制御部は、
   前記把持部の開き量が前記開き量算出部で算出された開き量となり且つ前記物品群に対する前記把持部の差込深さが前記差込深さ算出部で算出された前記差込深さとなるように前記ロボットハンドの動作を制御し、
   さらに、前記物品群に差し込まれた前記把持部によって前記物品を把持して前記移載先まで前記物品が移載されるように前記ロボットハンドを制御する、物品移載装置。
2. 前記高さ検出部で検出された前記物品高さが高い場合、前記物品高さが低い場合に比べて、前記差込深さ算出部は前記差込深さを深くし且つ前記開き量算出部は前記把持部の開き量を小さくする、請求項１に記載の物品移載装置。
3. 前記ロボットハンドが前記物品を移動させたときに前記物品に作用する力及び加速度に基づいて、前記物品の質量を算出する質量算出部を備え、
   前記質量算出部の算出結果と前記目標把持量とに基づいて、前記開き量算出部が前記把持部の開き量を調整すること及び前記差込深さ算出部が前記差込深さを調整することの少なくともいずれかが行われる、請求項１又は２に記載の物品移載装置。

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