(57)【要約】【課題】移載装置及び移載システムの提供。【解決手段】対象物の外周面を把持する指機構部を備え、前記指機構部により把持した対象物を収納箱へ移載する移載装置であって、指機構部は、基部に支持される複数の指部を備え、各指部は、第１骨部材と、第１骨部材の一端部に回動可能に連結される第２骨部材と、それぞれが第１骨部材の他端部及び基部に回動可能に連結され、第１骨部材及び基部の間で平行リンク機構を形成する一対の第３骨部材とを備える。【選択図】図１３
2020082239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の外周面を把持する指機構部を備え、前記指機構部により把持した対象物を収納箱へ移載する移載装置であって、
前記指機構部は、
基部に支持される複数の指部を備え、
各指部は、
第１骨部材と、
前記第１骨部材の一端部に回動可能に連結される第２骨部材と、
それぞれが前記第１骨部材の他端部及び前記基部に回動可能に連結され、前記第１骨部材及び前記基部の間で平行リンク機構を形成する一対の第３骨部材と
を備える移載装置。
【請求項２】
前記指機構部は、
前記第１骨部材に対して伸展する側に配され、前記第２骨部材、前記第１骨部材、及び前記一対の第３骨部材の一方に沿って延びる伸展腱と、
該伸展腱に接続されており、該伸展腱を伸縮させる伸筋と、
前記第２骨部材が前記第１骨部材に対して屈曲する側に配され、前記第２骨部材、前記第１骨部材、及び前記一対の第３骨部材の他方に沿って延びる屈曲腱と、
該屈曲腱に接続されており、該屈曲腱を伸縮させる屈筋と
を備える請求項１に記載の移載装置。
【請求項３】
前記伸筋及び前記屈筋は、マッキベン型のエア駆動アクチュエータである
請求項２に記載の移載装置。
【請求項４】
前記マッキベン型のエア駆動アクチュエータに対して圧縮空気を供給する供給路に中途に設けられた加圧電磁弁及び減圧電磁弁と、
前記加圧電磁弁及び前記減圧電磁弁の開閉を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記加圧電磁弁及び前記減圧電磁弁の開閉を制御し、前記エア駆動アクチュエータ内の空気圧を調整することにより、前記指機構部が備える前記伸筋及び前記屈筋の収縮度合いを制御する
請求項３に記載の移載装置。
【請求項５】
前記対象物は、球形状であり、
前記指機構部は、前記指部により把持した対象物を、前記収納箱に収納済みの対象物と前記収納箱の内壁との間の空隙に収納する場合、前記収納済みの対象物の表面上を転がるように前記把持した対象物を移動させる
請求項１から請求項４の何れか１つに記載の移載装置。
【請求項６】
前記指機構部は、前記把持した対象物上の点の軌跡がエピサイクロイド曲線となるように前記対象物を移動させる
請求項５に記載の移載装置。
【請求項７】
前記指機構部は、前記収納箱における収納数、収納位置、及び前記軌跡を決定するパラメータに従って、前記対象物を移動させる
請求項６に記載の移載装置。
【請求項８】
前記指機構部が備える前記指部は、
載置された対象物を上方へ持ち上げる際に前記対象物を把持する２本の指部と、
前記対象物を上方へ持ち上げた後に、前記２本の指部による前記対象物の把持を補助する前記２本の指部とは別の２本の指部と
を含む請求項１から請求項７の何れか１つに記載の移載装置。
【請求項９】
前記対象物は桃であり、前記桃の縫合線を同一方向に揃えて前記収納箱に収納する
請求項１から請求項８の何れか１つに記載の移載装置。
【請求項１０】
前記指機構部は、前記縫合線に対して３０度から６０度（若しくは２１０度から２４０度）の範囲で傾けた前記桃の外表面部分を少なくとも２本の指部により把持する
請求項９に記載の移載装置。
【請求項１１】
収納箱を供給する収納箱供給装置と、
対象物の外周面を把持し、前記収納箱供給装置より供給される収納箱へ前記対象物を移載する請求項１から請求項１０の何れか１つに記載の移載装置と、
前記対象物が収納された収納箱を搬出する収納箱搬出装置と
を備える移載システム。
【請求項１２】
対象物を保護するための保護キャップを供給する供給部と、該供給部から供給される保護キャップが装着される拡開爪部とを備える保護キャップ装着装置と、
前記拡開爪部に装着されて拡開された保護キャップ内に前記対象物を載置する載置装置と
を更に備える請求項１１に記載の移載システム。
【請求項１３】
前記載置装置は、人手を模倣した５本の指部を備えるロボットハンドを有し、
前記ロボットハンドは、前記５本の指部により前記対象物を把持して前記保護キャップ内に載置し、前記保護キャップ内に載置した前記対象物を前記ロボットハンドの部位を用いて前記拡開爪部の底部へ押し込む
請求項１２に記載の移載システム。
【請求項１４】
前記５本の指部は、それぞれ人工筋により伸縮制御される腱の張力に応じて伸展又は屈曲するように構成されており、
前記人工筋は、マッキベン型のエア駆動アクチュエータである
請求項１３に記載の移載システム。
【請求項１５】
前記ロボットハンドにグローブを装着してある
請求項１３又は請求項１４に記載の移載システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移載装置及び移載システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば桃、リンゴ、ナシ、マンゴー、トマト、キュウリなどの果菜を移載し、箱詰めするには、他の果菜や他の物品を箱詰めするときとは異なる配慮、工夫が要求される。特に果皮及び果肉に傷がつきやすい桃やトマトを把持し、箱詰めするにときには人手による作業や各種機械・装置を用いた作業の違いに関わらず細心の注意とこれまでになかった新しい工夫が要求される。
【０００３】
果菜移載装置は、果菜を機械や各種の治具、各種手段及び各種の制御手段、制御プログラムを用いて自動的に移送、把持、箱詰めを行う。果菜を収納箱に箱詰めするまでには、果菜の病虫害や傷の有無の検査、及び色のつや、形状、重さ等を計測して分類、区分けするいわゆる果菜の選果を自動的に行う。さらにこれら選果された果菜を例えばロボットに取り付けた把持手段（ロボットハンド）で把持し、コンテナ、トレイ等の収納箱に箱詰めを自動的に行う。このために果菜の品質、形状、大きさ等を検査、計測するには、その大きさや形状を計測、認識するための計測手段、画像処理手段、果菜の品質に支障をきたさない把持・開放手段、及び箱詰めするときには収納した数量、収納された箱の所定の位置を認識する手段、さらには箱の空間部に収納するときと箱の壁側に収納するときでは、把持手段及び開放手段の振る舞いを異ならせることが可能な箱詰め制御手段が要求される。
【０００４】
特許文献１は、トマト等の円形、球形状の果菜をその剛性に合わせて把持する収穫ハンド装置を開示する。特許文献２は、食材ハンドリング用のロボットハンドを開示し、中心軸に平行かつ中心軸から等距離に配置される３つ以上の指リンクと、指リンクの内接円を拡大縮小させるための同期回転駆動部装置等を有する。特許文献３は、桃、ナシ、リンゴ、マンゴー、メロン等の果物の保護キャップ装着手段を開示する。特許文献４は、箱詰めのために指定された配列パターンのトレイパックに一度に吸着する農産物の個数を選択して農産物を箱詰めできる農産物の箱詰めシステムを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２０２７２８号公報
【特許文献２】特開２０１７−４７４８１号公報
【特許文献３】特開平２−１８０１１２号公報
【特許文献４】特開２００６−２０６１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のロボットハンドでは、果物などの対象物を安定して把持することは困難であり、収納位置に関わらず箱詰めすることは困難であった。
【０００７】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、対象物を安定して把持でき、収納位置に関わらず対象物を箱詰め（移載）できる移載装置及び移載システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様に係る移載装置は、対象物の外周面を把持する指機構部を備え、前記指機構部により把持した対象物を収納箱へ移載する移載装置であって、前記指機構部は、基部に支持される複数の指部を備え、各指部は、第１骨部材と、前記第１骨部材の一端部に回動可能に連結される第２骨部材と、それぞれが前記第１骨部材の他端部及び前記基部に回動可能に連結され、前記第１骨部材及び前記基部の間で平行リンク機構を形成する一対の第３骨部材とを備える。
【０００９】
また、一態様に係る移載システムは、収納箱を供給する収納箱供給装置と、対象物の外周面を把持し、前記収納箱供給装置より供給される収納箱へ前記対象物を移載する移載装置と、前記対象物が収納された収納箱を搬出する収納箱搬出装置とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本願によれば、対象物を安定して把持でき、収納位置に関わらず対象物を箱詰め（移載）できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る果菜移載装置の概略立体図である。
【図２】図１に示す部材にさらに他の部材を加えた果菜移載装置の平面ブロック図である。
【図３】図１に示す載置装置で対象物（桃）を掴む（把持する）ときに対象物の位置及び対象物の置かれた方向を検査、計測する状態を示す図である。
【図４】図２において検査装置と載置装置との間での対象物の流れを示す動作図である。
【図５】図４を別の視点からみた動作図である。
【図６】図１，図２の載置装置に用いる５指ハンドの詳細な斜視図である。
【図７】図６に示す５指ハンドにグローブを装着して対象物（桃）を把持し保護キャップに収納しようとしている状態を示す図である。
【図８】図１、図２に示す保護キャップ装着装置の動作を示す図である。
【図９】図１、図２に示す収納箱供給装置の概略平面図である。
【図１０】図９に示す収納箱供給装置で収納箱をハンドリングする状態を示す概略斜視図である。
【図１１】図１、図２に示す移載装置の動作を示す図である。
【図１２】図１１に示す移載装置に用いるロボットハンドのハンド部を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示すハンド部の指機構部を示す図である。
【図１４】図１２，図１３に示すロボットハンドの指機構部が対象物を掴んでいるときの状態を示す模式図である。
【図１５】図１２〜図１４に示すロボットハンドが拡開爪部から対象物を受け取る遷移状態を示す図である。
【図１６】本発明に係る転がり収納する概念を説明する説明図である。
【図１７】図１２に示すロボットハンドを用い保護キャップ（緩衝材）で覆われた対象物を収納箱の隅部に収納するときに生じる好ましくない状態を説明する説明図である。
【図１８】図１７に示す不具合を克服するために本発明に係る転がり収納を説明する説明図である。
【図１９】本発明に係る転がり収納の振る舞いがエピサイクロイド曲線を描くことを説明する説明図である。
【図２０】対象物の入数（ｑｙ）に応じて収納箱に収納する配列を異ならせる一例を示す収納配列図である。
【図２１】対象物を収納箱に収納するときの収納手順を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、本実施の形態に係る果菜移載システム１０の概略立体図である。果菜移載システム１０は、例えば桃、りんご、ナシ、柿、マンゴー、メロン、トマト等の球形状の「果菜」をほぼ直方体形状の収納箱に所定の配列で自動的に箱詰めする。本実施の形態において、「果菜」とは果物及び野菜の両者を含めた呼称である。果菜のなかで桃、リンゴ、トマトなどの形状はほぼ球形状を成すが、マンゴーは、球形状から少し外れた変形の球形状を成す。また、柿のなかでも種が無い、いわゆる平核無柿は球形状とは言えがたい扁平四角状を成す。なお、果菜の形状を表す１つのファクターとして「果形指数」というものが知られている。「果形指数」は、果物の縦径（果高ともいう）と横径（果径ともいう）の比率（一般的には縦径／横径）を表すものである。この「果形指数」によって、果物の形状を例えば「球形」、「長球形」、「扁平」等という具合に区別することも知られている。本実施の形態では「果形指数」の値に関わらず円形、円錐形、扁変形長円形の果菜を広く「球形状」と称する。
【００１３】
果菜移載システム１０は、おもに球形状の果菜の移載に好適ではあるが、球形状のものに限らず球形状から逸脱した例えばマンゴーや柿などの変形した「対象物」の移載にも好適である。また昨今、桃、マンゴー、メロンなどの外周面を発砲ポリエチレン等の緩衝材（保護キャップ）で保護した状態で箱詰めすることも少なくない。こうした保護キャップが装着される対象物を掴むとき、及び掴んだ対象物を収納箱ＣＢに収納するときには、保護キャップが外れたり、変形したりするので、保護キャップを装着しない対象物とは異なる把持方法及び箱詰め方法が求められる。本実施の形態に係る果菜移載システム１０は、こうした保護キャップが装着される対象物の箱詰めにも好適である。その詳細については後述される。
【００１４】
果菜移載システム１０は、載置装置１、保護キャップ装着装置２、収納箱供給装置３、移載装置４、及び収納箱搬出装置５（図２を参照）を備える。箱詰めの対象となる対象物は図１には示していないが、載置装置１側から収納箱搬出装置５に向かって搬送される。本発明に係る対象物は、載置装置１の所定の位置（把持位置）まで運ばれるとロボットハンド１０００Ａによって一つ一つ把持され、後段の移載装置４が備えるロボットハンド１０００によって収納箱ＣＢに収納（箱詰め）される。詳細について後述で明らかにされる。
【００１５】
載置装置１は、例えば垂直多関節のロボットハンド１０００Ａを有する。垂直多関節のロボットハンドは回動自在な例えば６軸〜７軸の関節を有し、垂直多関節ロボットの末端部いわゆるエンドエフェクタには、例えば人の手を模倣した５つの指部を有する指機構部（以下、５指ハンド１ａと称する）が装着されている。５指ハンド１ａの具体的な構造については後述する（図６参照）。５指ハンド１ａは、載置装置１まで搬送されてくる例えば桃やトマトなどの球形状の果菜（対象物）を把持し後段の移載装置４へ搬送する。
【００１６】
保護キャップ装着装置２は、対象物の外周面に所定の長さに切断した保護キャップ２２（図８を参照）で覆うために用意されている。保護キャップ装着装置２では、長尺筒状の保護キャップ部材２２ａが扁平状に巻きロール２４に巻かれている。保護キャップ装着装置２は、扁平状の保護キャップ部材２２ａを球形状の対象物の周囲に装着できるまで拡張させる拡開爪部２６を備える。
【００１７】
保護キャップ装着装置２は、拡開爪部２６の他に、保護キャップ部材２２ａを所定長に切断する切断刃ＣＵＴ（図８を参照）、拡開爪部２６を上下移動させる昇降機構、拡開爪部２６を開いたり閉じたりする開閉手段、拡開爪部２６を旋回させる旋回手段などを有するが、こうした手段には符号を付していない。旋回手段は、保護キャップ２２上に載置された個々の対象物ＯＢＪが後段の移載装置４に送られていくときにほぼ同じ方向に向くように調整する方向調整手段の役割を有する。個々の対象物の向きを揃えることによって、果菜（対象物）をロボットハンドで掴むときと収納箱ＣＢに収納するときのロボットハンドの動作に決められたルーティンをもたせることができる。これによって、箱詰めのスループットを高め、さらに箱詰め時に収納箱ＣＢの空間部を有効に利用し、かつ埋めることができる。
【００１８】
拡開爪部２６に装着され、所定の長さに切断された保護キャップ２２の内側には、載置装置１によって対象物（果菜）の「所定の部位」が「所定の方向」を向いて内挿される。「所定の部位」及び「所定の方向」の意味合いについては後述する。なお、対象物のなかには保護キャップ２２で覆わない場合も少なくない。こうした場合には保護キャップ装着装置２及び載置装置１は必ずしも必須の構成要件とはならない。保護キャップ２２の装着が不要な場合は、対象物は移載装置４に直送することになる。
【００１９】
収納箱供給装置３は、対象物を箱詰めする収納箱ＣＢを後段の移載装置４に供給する。収納箱供給装置３は、果菜移載システム１０の下部側に配置され、例えば保護キャップ装着装置２のほぼ直下部から収納箱搬出装置５にまたがって用意される。収納箱供給装置３から供給する収納箱ＣＢの大きさは、対象物の例えば縦径、横径すなわち、果形指数に基づき選択することができる。本発明に用いる収納箱ＣＢは、例えば直方体状の段ボール箱である。収納箱供給装置３は、収納箱ＣＢを搬送するコンベア、収納箱ＣＢを収納箱供給装置３内で上下に昇降させるリフタ部ＬＩＦＴ（図９を参照）、リフタ部ＬＩＦＴを制御、駆動するステッピングモータ、収納箱ＣＢやそのフラップを抑え、固定するための収納箱抑え手段、フラップ抑え手段等を駆動するエアシリンダ等が用意されている。
【００２０】
移載装置４は、収納箱供給装置３から供給される収納箱ＣＢに対象物を収納する。移載装置４は、載置装置１に用意される５指ハンド１ａの指部の数よりも少ない例えば、２指部又は４指部の指機構部１００（図１２を参照）を有するロボットハンド１０００を備える。なお、一般的に指部の数が多い指機構部は、制御が複雑になるが把持力は向上する。しかし指部数の多いロボットハンドは、掴んだ対象物を収納箱ＣＢに収納するのには必ずしも好適とは言えない。なぜならば、収納箱ＣＢに収納する個数が増えれば増えるほど収納箱ＣＢのスペースは次第に狭まり、ロボットハンド１０００に装着した指機構部の収納箱内で自由度が制限され所望する箱詰めが行えなくなり、箱詰めに時間を要し、箱詰めのスループットが低下するからである。ロボットハンド１０００は、載置装置１に採用した５指ハンド１ａとは異なる動作を行うロボットハンドを採用する。詳細について後述する。
【００２１】
収納箱搬出装置５は、移載装置４で所定数の対象物が箱詰めされる収納箱ＣＢを果菜移載システム１０の外部に搬出する。収納箱搬出装置５は、対象物が収納された収納箱ＣＢを果菜移載システム１０の外部に搬出するために図示しないコンベア等を有する。
【００２２】
図２は、図１に示した果菜移載システム１０の部位に一部の部位を加えて示した果菜移載システム１０のブロック図である。果菜移載システム１０には、図１に示していない検査装置６及び自律搬送装置７が付け加えられている。検査装置６は、載置装置１の上流、すなわち載置装置１が行う例えば対象物ＯＢＪ（桃やトマト）を後段の移載装置４に送る前に果肉の品質検査、対象物ＯＢＪのつや、色等の外観検査、及び果形指数（一般的には、縦径／横径で表す値）、重さ等のいわゆる物理的な計測を行う。こうした検査結果や計測結果の各種のデータ及び情報は、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）に伝達される。ＰＬＣは、こうした情報に基づき、各装置、各手段を所定の手順に添って制御するいわゆるシーケンス制御のプログラムを生成する。一般的に果菜移載システムに用いるロボット、ロボットハンド、及びロボットハンドに装着される指機構部の制御は、ＰＬＣとは別に用意したロボットコントローラ（ＣＰＵ）で行う場合もあるが、図２に示すＰＬＣはこうしたＣＰＵも含むものであることを理解されたい。
【００２３】
検査装置６が行う果肉の品質検査は、例えば、Ｘ線装置を用いて果肉のＸ線画像を撮影し、撮影した画像のデジタル画像処理により非破壊的に行われる。検査対象が桃である場合、モモシンクイガなどの食害の有無が検査される。また、Ｘ線を用いずに磁気及び電波を利用する磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置や、近赤外光等を用いて対象物の食害の有無を検査するようにしてもよい。さらに、対象物の形状及び大きさ、重さ等の物理的なサイズの計測は、例えば、発光デバイスと受光デバイスとを有する光学的なセンサを用いて行うことができる。ここで、例えば桃の縦径（果高）や横径（果径）の計測は検査装置６で行ってもよいが、好ましくは検査装置６に搬送される前に済ませておくとよい。なぜならば、果菜の縦径、横径の計測は、これらが収納される収納箱ＣＢの形状や大きさの選択、及び、果菜の把持位置や、収納箱ＣＢでの果菜の配列などを決めるための重要なパラメータとなるからである。こうしたデータ、パラメータ等を早めに生成しておくことで箱詰め作業のスループットを高めることができる。
【００２４】
球形状の果菜（対象物ＯＢＪ）は、こうした検査及び計測の少なくとも一方の処理を受け選果されると、シュータ６１に載せられ、シュータ６１はシュータ軌道６２に沿って検査装置６側から載置装置１側まで搬送される。対象物ＯＢＪの「所定の部位」はあらかじめ「所定の方向」を向いて検査装置６側から送り出される。ここで「所定の部位」とは、例えば対象物が果菜であるときには果梗部であり、または果頂部が相当する。また、桃であるときには果梗部から果頂部にかけて延びる浅い溝状の縫合線を「所定の部位」として位置づけることができる。または、果梗部から果頂部まで延びる線分の長さを縦径とし、この縦径に直交する線分を横径と定義したときに横径の最大長の部位を「所定の部位」として位置づけてもよい。また、「所定の方向」とは、果頂部または果梗部のどちらを上側にしてシュータ６１に載せるかを指す。また、縫合線を有する果菜の場合に、縫合線を載置装置１に対して所定の方向に向くようにするならば、このことも「所定の方向」に含まれる。いずれにしても「所定の部位」及び「所定の方向」の決定にあたっては、光学的な計測手段を用いて求めた対象物ＯＢＪの形状、果頂部、果梗部、縦径（高さ）、横径（幅）などを参考するとよい。
【００２５】
スライダ２７はレール２８を摺動して載置装置１側から移載装置４までを往復移動する。スライダ２７には載置装置１によりシュータ６１から移載された対象物ＯＢＪが載せられている。スライダ２７には拡開爪部２６が固定されている。拡開爪部２６は先ず保護キャップ２２の装着を受けるために保護キャップ装着装置２の手前である位置ｐ１に移動する。ここで拡開爪部２６に保護キャップ２２が装着される。次に保護キャップ２２が装着された拡開爪部２６（スライダ２７）は載置装置１の手前である位置ｐ２まで移動する。ここで、シュータ６１に載せられた対象物ＯＢＪは拡開爪部２６に装着された保護キャップ２２に内挿される。次に、載置装置１で拡開爪部２６（スライダ２７）に載せられた対象物ＯＢＪは、移載装置４の領域である位置ｐ３まで搬送される。位置ｐ３に移送された対象物ＯＢＪはロボットハンド１０００によって、収納箱供給装置３から供給される収納箱ＣＢに収納される。対象物ＯＢＪが収納された収納箱ＣＢは、収納箱搬出装置５を介して外部に送り出される。
【００２６】
自律搬送装置７は、収納箱搬出装置５で対象物ＯＢＪが収納された収納箱ＣＢの到来を待機しており、移載装置４で収納箱ＣＢに収納された対象物ＯＢＪを所定の位置または所定の保管場所まで自律的または自動的に無軌道または有軌道に沿って移動する。なお、自律搬送装置７は物流の自動化、省人化を図ることを目的として用意されている。もちろん、対象物ＯＢＪが箱詰めされる収納箱ＣＢを自律搬送する必然性はなく、人手によって所定の場所まで運搬するようにしてもよい。
【００２７】
なお、図２、図１に示した載置装置１、保護キャップ装着装置２、収納箱供給装置３、移載装置４等のより具体的な構造、動作については後述する。
【００２８】
図３は、載置装置１で把持される対象物ＯＢＪの位置や向きを検査、計測する状態を説明する説明図である。図３には、検査装置６、シュータ軌道６２、撮像装置ＣＡＭ１、載置装置１，及びシュータ６１に載せられた対象物ＯＢＪが示されている。一般的に検査装置６から対象物ＯＢＪを所定の方向に向けて送出する。対象物ＯＢＪの所定の部位を所定の方向に合わせることは、対象物ＯＢＪを所定の形状と大きさの収納箱に効率よく収納するためにも重要なことである。例えば、対象物ＯＢＪが桃の場合には桃の縫合線を光学的に検知し、それを基準にして桃の向きを揃えるようにしている。これによって、箱詰めを効率よく行うことができるとともに箱詰めの美観が提供される。
【００２９】
図３は説明の便宜上、縫合線ＳＬ１とＳＬ２の向きは同じではなく、互いに直交した状態、すなわち、所望する向きから逸脱している状態をあえて示している。こうした状態下では対象物ＯＢＪ１とＯＢＪ２は縫合線ＳＬ１，ＳＬ２がほぼ９０度ずれた状態のまま載置装置１で把持され、拡開爪部２６（図１参照）に装着される保護キャップ２２に内挿される。しかし、本発明では縫合線ＳＬ１，ＳＬ２の向きを撮像装置ＣＡＭ１で撮像範囲ｉｒを撮像し、その位置、傾き情報を図２に示すＰＬＣに伝達し、そのデータ、情報に基づき拡開爪部２６の回転角度を調整するようにしている。拡開爪部２６の回転角度は、図３には図示しない旋回手段（モータ）で行う。これによって、載置装置１に拡開爪部２６への移載の段階で対象物ＯＢＪ１，ＯＢＪ２の向きにばらつきが生じていても箱詰めする際にはこれらの対象物を所定の方向に揃えて収納することができる。なお、縫合線がない果菜や縫合線の存在が明確でない場合には、例えば、対象物ＯＢＪが果物であるときには、その果頂部と果梗部を検知するか、または果実の縦径と横径を検知、計測して対象物の向きを検知してもよい。なお、図３において載置装置１は、５指ハンド１ａ、アーム１ｂ、及び基台１ｃで構成されている。
【００３０】
図４は、検査装置６と載置装置１との間で行われる対象物ＯＢＪのやりとりを模式的に示し、特にシュータ６１の動きに着目したものである。図３と同じ部材には同じ符号を付している。
【００３１】
図４Ａは、対象物ＯＢＪが検査中であるか、または計測中であるか、またはこれらの処理が終わった直後であり、シュータ軌道６２を摺動するシュータ６１に対象物ＯＢＪが載置され、検査装置６またはその近傍に位置している状態を示す。このとき、載置装置１の５指ハンド１ａ、アーム１ｂは所期の態勢で基台１ｃに連結されたままで、対象物ＯＢＪに対しては何らアプローチしていない。
【００３２】
図４Ｂは、対象物ＯＢＪの品質検査及び物理的な計測が終わり、対象物ＯＢＪがシュータ６１に載置されシュータ軌道６２を摺動して載置装置１の把持位置で待機している状態を示す。このときも５指ハンド１ａ、アーム１ｂは所期の態勢を維持したままで待機しており、対象物ＯＢＪに対しては何らアプローチしていない。
【００３３】
図４Ｃは、保護キャップ装着装置２のスライダ２７がレール２８を摺動してシュータ６１の近傍まで移動している状態を示す。このときスライダ２７に固定されている拡開爪部２６もシュータ６１の近傍まで移動する。さらに図４Ｃは、シュータ６１に載置された対象物ＯＢＪを掴むためにアーム１ｂがシュータ６１側まで延び５指ハンド１ａが保護キャップ装着装置２の拡開爪部２６に対象物を載せる状態を示している。
【００３４】
図４Ｄは、図４Ｃに示す拡開爪部２６側への対象物ＯＢＪの載置が完了し、シュータ６１は、シュータ軌道６２上を摺動して検査装置６側に戻り、検査装置６側から載置装置１側に送り出す次の対象物ＯＢＪを載せる準備に入っている状態を示す。このときに、保護キャップ装着装置２の拡開爪部２６に載せられた対象物ＯＢＪは、移載装置４側に移動しており、図４Ｄの表示範囲から外れている。さらにこのときアーム１ｂ、５指ハンド１ａは、所期の待機状態の位置に戻っている。
【００３５】
図５は、図４と同様にシュータ６１、載置装置１、保護キャップ装着装置２の動作、及び対象物ＯＢＪの変位を示す。前述の図４は特にシュータ６１の変位に着目にしたものであったが、図５は、とりわけ拡開爪部２６の動きと対象物ＯＢＪの変位に着目する。保護キャップ装着装置２、及び対象物ＯＢＪの動きに載置装置１のアーム１ｂ、５指ハンド１ａの動作が追随する。なお、対象物ＯＢＪの位置、向きを検知するために撮像装置ＣＡＭ１が用意される。図５において図４と同じ部材には同じ符号を付している。
【００３６】
図５Ａは、対象物ＯＢＪが、シュータ６１に載せられ、アーム１ｂは基台１ｃから延び５指ハンド１ａが対象物ＯＢＪを掴むためにアプローチしている状態を示す。このとき保護キャップ装着装置２、とりわけ保護キャップ２２を取り込み、取り込んだ保護キャップ２２を拡張する拡開爪部２６は把持位置まで移動していないので図５Ａの表示範囲には表れていなく、拡開爪部２６が摺動するレール２８が示されているだけである。レール２８を摺動して移動するスライダ２７は、載置装置１側で待機している。なお、シュータ６１の上方には対象物ＯＢＪの有無とその位置を検知する撮像装置ＣＡＭ１が用意されている。
【００３７】
図５Ｂは、５指ハンド１ａがシュータ６１に載せられた対象物ＯＢＪを把持し、シュータ６１から離れる状態を示す。このとき拡開爪部２６は把持位置、すなわちシュータ６１と載置装置１が対向する位置までには移動していない。図５Ｂは、図５Ａと同様にレール２８が示されているだけである。したがって、スライダ２７およびそれに固定されている拡開爪部２６は表れていない。
【００３８】
図５Ｃは、５指ハンド１ａがシュータ６１に載せられた対象物ＯＢＪを把持し、レール２８の上方部まで移動した状態を示すが、この状態でもスライダ２７（拡開爪部２６）は５指ハンド１ａの把持位置にはまだ到達していない。
【００３９】
図５Ｄは、把持位置すなわち載置装置１が回動できる領域まで、シュータ６１及び拡開爪部２６が移動しており、さらに拡開爪部２６に対象物ＯＢＪが載置される直前の状態を示す。このとき、対象物ＯＢＪの保護キャップ２２内への内挿がスムーズに取り込まれるように例えば６本の爪を有する拡開爪部２６は、保護キャップ２２を横方向に拡げる。
【００４０】
図５Ｅは、拡開爪部２６に用意された保護キャップ２２の内側に対象物ＯＢＪが内挿される状態を示す。このとき、５指ハンド１ａは、保護キャップ２２の底部まで対象物ＯＢＪが到達するように例えば桃（対象物ＯＢＪ）の縫合線が表れる球面の一部に軽く力を加えるようにしている。これによって桃は保護キャップ２２内で宙づりになるという状態が無くなる。なお、５指ハンド１ａが桃を軽く保護キャップ２２内に押し込んでいる状態は後述の図７Ｃ，図７Ｄに示す。５指ハンド１ａは、対象物ＯＢＪを拡開爪部２６に装着された保護キャップ２２に内挿した後は、スライダ２７の動きに支障をきたさない程度に上方に移動する。
【００４１】
図５Ｆは、５指ハンド１ａが、拡開爪部２６の上方に移動した後に把持動作の原点位置であるシュータ６１の近くまで移動する状態を示す。このとき、拡開爪部２６に用意された保護キャップ２２に内挿される対象物ＯＢＪは、シュータ６１と載置装置１が対向する位置に置かれたままである。
【００４２】
図５Ｇは、５指ハンド１ａが、拡開爪部２６の上方に移動した後に把持動作の原点位置であるシュータ６１の近くで停止し、かつ、拡開爪部２６に用意された保護キャップ２２に内挿された対象物ＯＢＪは、スライダ２７に載せられ移載装置４側に移動している状態を示す。なお、図５Ａ〜図５Ｇに示す撮像装置ＣＡＭ１は、図３に示す撮像装置ＣＡＭ１と同じであり、載置装置１が対象物ＯＢＪを掴むときの対象物ＯＢＪの置かれる位置や方向を撮像する。
【００４３】
図６は載置装置１に用いるロボットハンド１０００Ａの概略構成を示す外観図である。本実施の形態に係るロボットハンド１０００Ａは、５指ハンド１ａ、前腕骨２００、腱３００、人工筋４００、フランジ５００、電磁弁６００、及び制御基板７００を備える。５指ハンド１ａにおける各指部は、人工筋４００により伸縮制御される腱３００の張力に応じて伸展又は屈曲するように構成されている。本実施の形態では、２種類の腱３００の拮抗制御を行うことにより、自律的に関節角及び力を制御し、把持型、保持力、指関節の硬さなどの制御（コンプライアンス制御）を実現することを特徴の１つとしている。
【００４４】
人工筋４００は、前腕骨２００の周囲に配されている。前腕骨２００は、人の前腕骨に相当し、手首の関節から腕の関節までに相当する部材である。人工筋４００は、例えばマッキベン型のエア駆動アクチュエータであり、電磁弁６００の開閉動作により制御されるマニホールド６５０からエアが供給され、その収縮度合いが制御される。すなわち、人工筋４００の内部にエアが供給された場合、人工筋４００は、その短手方向が膨らみ、長手方向が縮むことによって収縮する。逆に、人工筋４００の内部からエアを放出した場合、人工筋４００は、その短手方向が縮み、長手方向が伸びることによって弛緩する。
【００４５】
電磁弁６００は、制御基板７００に実装される図示しないＣＰＵによって制御される。ＣＰＵは、図２に示すＰＬＣとの間で各種の指示信号や制御信号の授受を行う。制御基板７００には、ＣＰＵの他に、ＣＰＵと通信を行う各種インタフェースに用いる入力側コネクタ、出力側コネクタ、電磁弁６００のコイルを駆動するコイルドライバ、各種の信号、電圧、電流を処理するオペアンプ、コンパレータ、トランジスタ、ダイオード、抵抗等の各種電子デバイスが実装されていてもよい。
【００４６】
人工筋４００の遠位側の端部は腱３００に接続されており、近位側の端部は自在継手（ジョイント）５０２に接続されている。自在継手５０２は、フランジ５００の画定された領域に設けられたリブ５０１内で自在に摺動するように構成されている。人工筋４００に接続された腱３００は、人工筋４００が収縮することによって伸長し、人工筋４００が弛緩することによって短縮する。
【００４７】
なお、本実施の形態では、人工筋４００としてマッキベン型のエア駆動アクチュエータを用いる構成としたが、エア駆動アクチュエータに代えて、モータ及びプーリを用いて腱３００を巻き取る方式を採用してもよい。また、リニアモータを用いて直接的に腱３００を伸縮させる方式、電流が流れることにより伸縮する繊維状のアクチュエータであるバイオメタルを用いて腱３００を伸縮させる方式などを採用してもよい。
【００４８】
図７は、図６に示す５指ハンド１ａにグローブｇｌｏｖｅを装着して対象物ＯＢＪの１つである桃を把持し、拡開爪部２６の開閉によって拡げられた保護キャップ２２に内挿しようとしている状態を示す。グローブｇｌｏｖｅは５指ハンド１ａの大きさ、形状に合わせたものであり、材質は例えばシリコーンゴム、二トリルゴム、天然ゴム等である。なお、グローブｇｌｏｖｅの材質はゴム製ではなく例えばポリ塩化ビニルを用いる合成樹脂製であってもよい。グローブｇｌｏｖｅを５指ハンド１ａに装着することで、５指ハンド１ａの機械的な摩耗を防ぎ、かつ、対象物ＯＢＪの把持力を高め、さらに対象物の品質を低下させず、かつ衛生上の安全性を確保することができる。
【００４９】
図７Ａは２つ用意された拡開爪部２６の一方に装着された網目上の保護キャップ２２に１つ目の桃（対象物ＯＢＪ）を内挿しようとしている状態を示す。右隣にはもう１つの拡開爪部２６にすでに保護キャップ２２がすでに装着され次の処理を待っている。この状態では保護キャップ２２は、拡開爪部２６に接している部位では横方向に拡げられているが、拡開爪部２６からはずれた部位は少し萎んだ状態に置かれている。
【００５０】
図７Ｂは、図７Ａの直後の状態を示し、桃（対象物ＯＢＪ）は拡開爪部２６で拡張された保護キャップ２２に内挿されていく状態を示す。このとき少し萎んでいた保護キャップ２２の部分は拡開爪部２６の内側に折り返され、二重構造の状態となる。
【００５１】
図７Ｃは、桃を保護キャップ２２に内挿した後に、５指ハンド１ａの部位である例えば中央部の３本の指部（指指、中指、環指）の少なくとも１本の指部で対象物の上部を保護キャップ２２の下方部に軽く押し込んでいる状態を示す。なお、押し込む部位は指部ではなく対象物に面する５指ハンド１ａの掌を用いてもよい。桃を保護キャップ２２に内挿しただけでは、桃は、保護キャップ２２の底部及びその側部に安定した状態で収まっているとは限らない。なぜならば、保護キャップ２２の弾力性によって桃が保護キャップ２２及び拡開爪部２６の内側で宙づりになっていることがあり得るからである。こうした状態で桃を移載装置４に向かって搬送すると、桃（対象物ＯＢＪ）に何らかの衝撃が加わり、その形状がいびつになり、果皮または果肉に損傷を与えかねない。仮にこうした形状の変異や果肉等に損傷が生じないとしても、後段の移載装置４で拡開爪部２６から桃を把持して持ち上げるときに生じる高さの違いによって所望する箱詰め作業に支障をきたすことになる。こうした不具合を解消するために、５指ハンド１ａの部位によって桃を軽い押し込みが有効となる。こうした軽い押し込みは、１つ目の桃の載置後（図７Ｂ）に行い、さらに２つ目の桃の載置後にも同様の軽い押し込みを行う。
【００５２】
図７Ｄは、１つ目の桃に対して行ったように、２つ目の桃に対しても保護キャップ２２に内挿した後に、５指ハンド１ａの中央部の３本の指部（指指、中指、環指）の少なくとも１本の指部で対象物ＯＢＪの上部を保護キャップ２２の下方部に軽く押し込んでいる状態を示す。なお、本発明の一実施形態では、対象物ＯＢＪの上部にあたる部位は果菜の果頂部ＡＰが相当し、果梗（果柄）部ＰＥが下部に相当している。果菜の果頂部を把持の上部とするか、それとも果梗（果柄）部を把持の上部とするかは果菜の種類と果菜の縦径と横径の大きさに応じて適宜決めるとよい。例えば、リンゴやナシの場合には桃とは逆であり果梗（果柄）部が上部となって箱詰めされる。いずれにしても５指ハンド１ａで把持した方向に倣って収納箱に箱詰めするのが一般的である。
【００５３】
図８は、保護キャップ装着装置２の動作を示す図である。図８に示す部材は、保護キャップ部材２２ａ、巻きロール２４、拡開爪部２６、スライダ２７、レール２８、ロールｒｏ，ｒｏ１、５指ハンド１ａ、アーム１ｂ、ロボットハンド１０００、ロボットハンド１０００のハンド４０ａ、アーム４０ｂ、対象物ＯＢＪ等である。拡開爪部２６の構造は図８には図示していないが後述の図１５に示している。
【００５４】
ロールｒｏ，ｒｏ１は、保護キャップ部材２２ａが切断されるのに追随して、巻きロール２４から拡開爪部２６の方向に所定長の保護キャップ部材２２ａを送り出すとともに、保護キャップ部材２２ａを所定方向に誘導する役目を有する。拡開爪部２６はモータＭＯ１によって制御されレール２８の上を左右に移動する。
【００５５】
図８Ａは、２つの拡開爪部２６，２６に、保護キャップ部材２２ａが装着される直前の状態を示す。保護キャップ部材２２ａの拡開爪部２６，２６への装着は拡開爪部２６がロールｒｏ１側に上昇することでなされる。拡開爪部２６の上下動は、スライダ２７に取り付けた昇降機構２９で制御される。
【００５６】
図８Ａにおいて、巻きロール２４に巻かれた扁平状の保護キャップ部材２２ａは複数のロールｒｏによって拡開爪部２６の上部まで誘導され、さらに拡開爪部２６の近くのロールｒｏ１によって保護キャップ部材２２ａは開口される。
【００５７】
図８Ｂは、切断刃ＣＵＴで保護キャップ部材２２ａを切断し、拡開爪部２６に保護キャップ２２を装着した状態を示す。すなわち、保護キャップ２２は、保護キャップ部材２２ａが切断刃ＣＵＴによって所定の長さに切断されることにより、作り出される。このとき拡開爪部２６を構成する６本の爪（後述の図１５参照）は閉じたままであるので、保護キャップ２２は拡張されていない。
【００５８】
図８Ｃは、拡開爪部２６に用意した例えば６本の爪を閉じた状態から開いて保護キャップ２２を球形状の対象物が内挿できる大きさまで拡張させた状態を示す。なお、拡開爪部２６を拡開させる機構については、公知であるため、その詳細な説明については省略することとする。
【００５９】
図８Ｄは、図８Ｃに示す拡開爪部２６の状態を維持しスライダ２７をレール２８上を摺動させ、５指ハンド１ａの把持位置まで移動させた後、５指ハンド１ａによって２つの対象物ＯＢＪそれぞれを保護キャップ２２の内部にそれぞれ内挿しようとしている状態を示す。載置装置１の５指ハンド１ａは、２つの拡開爪部２６，２６にそれぞれ対象物ＯＢＪを移載する。
【００６０】
図８Ｅは、図８Ｄで拡開爪部２６に装着された保護キャップ２２に内挿される２つの対象物ＯＢＪをスライダ２７に載せたまま、移載装置４に用意したロボットハンド１０００側まで移動させ、ハンド４０ａで対象物ＯＢＪを把持し、図示しない収納箱（ＣＢ）に収納する前の状態を示す。なお、拡開爪部２６を構成する６本の爪で囲まれた保護キャップ２２から対象物ＯＢＪを取り上げるには、ハンド４０ａの先端部は６本の爪の先端部よりも奥深く入り込ませて対象物ＯＢＪを掴むことになる。このとき、ハンド４０ａと６本の爪が衝突しないようにしなければならない。こうした不具合を克服する一例については後述の図１５で説明する。
【００６１】
図９は、収納箱供給装置３の概略平面図である。収納箱供給装置３は、対象物ＯＢＪを収納する収納箱ＣＢ（例えば段ボール箱）を準備して後段の移載装置４に供給する。収納箱供給装置３は図１に示すように、保護キャップ装着装置２の下部から収納箱搬出装置５の下部にまたがって用意されている。収納箱供給装置３は、図９に示すように。第１コンベアＣＮＶＹ１，第２コンベアＣＮＶＹ２、及びリフタ部ＬＩＦＴを有し、第１コンベアＣＮＶＹ１から収納箱ＣＢがリフタ部ＬＩＦＴに供給されると、リフタ部ＬＩＦＴで収納箱ＣＢが所定の位置に固定され、対象物ＯＢＪを収納箱ＣＢに収納する。対象物の収納作業が終わると、第２コンベアＣＮＶＹ２を介して図１に示す収納箱搬出装置５から箱詰めされた対象物ＯＢＪが外部へ搬出される。第２コンベアＣＮＶＹ２は、収納箱供給装置３の一部であり、また、収納箱搬出装置５の一部も兼ねている。
【００６２】
センサＳＥＮＳ１は、収納箱ＣＢが第１コンベアＣＮＶＹ１に置かれているかどうかを検知する。センサＳＥＮＳ２は、収納箱ＣＢがリフタ部ＬＩＦＴに到達しているかどうかを検知する。センサＳＥＮＳ２によって収納箱ＣＢがリフタ部ＬＩＦＴに到達していることが確認できると、第１コンベアＣＮＶＹ１は図示しない制御手段によって運転が停止される。光通信装置ＯＣは、後段の自律搬送装置７との光通信を行い、箱詰め作業が完了したタイミングでその旨の信号を発信する。光通信装置ＯＣにはよく知られるＬＥＤやレーザー等の光デバイスや、それらを回路集積化した光ＩＣが用意されている。
【００６３】
図１０は、収納箱供給装置３のリフタ部ＬＩＦＴで収納箱ＣＢをハンドリングする状態を示す概略斜視図である。収納箱ＣＢは例えば直方体形状の段ボール箱である。図９と同じ部材には同じ符号を付している。
【００６４】
図１０Ａは、収納箱ＣＢが図９Ｂに示すリフタ部ＬＩＦＴに置かれたときの部位を示し、収納箱ＣＢの他に、収納箱ＣＢを所定の位置に固定するための収納箱抑えＳＵＰや収納箱ＣＢのフラップＦＰ及びそれを抑えるフラップ抑えＳＵＦが示されている。図１０Ａにおいて、収納箱ＣＢは上下に移動できる昇降機構ＵＤに載せられている。昇降機構ＵＤは収納箱ＣＢに施すハンドリングの処理内容に応じて例えばステッピングモータによってその位置が数段階に、例えば３段階に調整される。なお、これらの抑えＳＵＰは例えばエアシリンダで駆動される。収納箱ＣＢのフラップ（フタ）ＦＰは、フラップ抑えＳＵＦで抑えられる。
【００６５】
図１０Ｂは、ロボットハンド１０００で対象物ＯＢＪを把持し、収納箱ＣＢに収納する状態を示す。対象物ＯＢＪの収納をサポートするために収納箱ＣＢは収納時に少し傾斜して配置される。このとき、昇降機構ＵＤは所定の位置に固定されている。図１０Ｂにおいて、図１０Ａと同じ部位には同じ符号を付している。
【００６６】
図１０Ｃは、ロボットハンド１０００による対象物ＯＢＪの箱詰め作業がすべて完了し、収納箱ＣＢを搬出するときの状態を示す。このとき、昇降機構ＵＤは収納箱を下方に移動させる。また、フラップ抑えＳＵＦはフラップＦＰから、収納箱抑えＳＵＰは収納箱ＣＢからそれぞれ離れ、昇降機構ＵＤは下方に移動し次の収納箱ＣＢを供給するための準備に入る。
【００６７】
図１１は、移載装置４の動作の流れを示す図である。図１１は、載置装置１でスライダ２７に載置された対象物ＯＢＪを移載装置４の一部であるロボットハンド１０００で把持し、収納箱ＣＢに箱詰めするまでの一連の流れを示す。スライダ２７は前に述べたようにレール２８の上を載置装置１から移載装置４の間を往復して移動する。図１１には、ロボットハンド１０００、及びそれを構成するハンド４０ａ、アーム４０ｂが示される。さらに拡開爪部２６、撮像装置ＣＡＭ２、収納箱ＣＢ、及び対象物ＯＢＪが示されている。なお、対象物ＯＢＪは保護キャップ２２で覆われているが、説明及び作図の都合上示していない。
【００６８】
図１１Ａは、スライダ２７に固定される拡開爪部２６が、対象物ＯＢＪを載置して載置装置１側からロボットハンド１０００の把持位置まで移動している状態を示す。このとき、ロボットハンド１０００は対象物ＯＢＪに対しなんらアプローチしていなく、待機位置で待機したままである。
【００６９】
図１１Ｂは、図１１Ａに示す直後のロボットハンド１０００の動作を示す。ロボットハンド１０００のハンド４０ａ、アーム４０ｂが対象物ＯＢＪの把持位置まで下降し対象物ＯＢＪを掴んでいる状態を示す。把持される対象物ＯＢＪは一つ一つ収納箱ＣＢ（図１１Ｃ、図１１Ｆ）に収納される。
【００７０】
図１１Ｃは、収納箱ＣＢに数個の対象物ＯＢＪが収納され、さらにこの収納作業が継続されている状態を示す。このとき、対象物ＯＢＪを把持するタイミングですでに収納箱ＣＢに収納された対象物ＯＢＪの数量ｑｎをアームに取り付けた撮像装置ＣＡＭ２が撮像、認識している。収納箱ＣＢに収納する対象物ＯＢＪの数量、すなわち、入数ｑｙはあらかじめ決められているので、入数ｑｙに対する収納済み数量ｑｎの到達度を監視、認識するようにしている。検知、認識されたデータ、情報は、ＰＬＣ（図２参照）に伝達される。ＰＬＣは、こうしたデータ、情報を収集し、さらにこれらのデータ、情報を処理してロボットハンド１０００や拡開爪部２６等の各手段、各装置の振る舞いを制御、調整する。
【００７１】
図１１Ｄは、拡開爪部２６に載置される２つの対象物ＯＢＪの１つ目を把持し、ハンド４０ａ、アーム４０ｂを上方に持ち上げるタイミングでスライダ２７をハンド４０ａの直下の位置まで移動させ、２つ目の対象物ＯＢＪの把持動作に入る状態を示す。これによって、拡開爪部２６に載置される対象物ＯＢＪの箱詰め作業のスループットを高める。
【００７２】
図１１Ｅは、ロボットハンド１０００が最後の２つ目の対象物ＯＢＪを把持し、ハンド４０ａ、アーム４０ｂを上方に持ち上げたタイミングで拡開爪部２６が固定されるスライダ２７をレール２８を摺動させて載置装置１側に戻る状態を示す。載置装置１では次に移載する対象物ＯＢＪが拡開爪部２６に載置される。あらたに載置装置１で把持された対象物ＯＢＪは、図１１Ａに示すように再びロボットハンド１０００側に移送される。
【００７３】
図１１Ａ〜図１１Ｅまでの動作は収納箱ＣＢに入数ｑｙに達するまで繰り返される。
【００７４】
図１１Ｆは、図１１Ａ〜図１１Ｅの動作を繰り返して所定の箱詰め作業が完了した状態を示す。収納箱ＣＢに所定の入数ｑｙが所定の配列で収納されているかどうかは、撮像装置ＣＡＭ２で認識する。図１１Ｆは、入数ｑｙ＝１５が所定の配列で収納されている状態を示す。所定の条件を満たしていることが確認できたとき、収納箱ＣＢを後段の収納箱搬出装置５に送出する。
【００７５】
図１２は移載装置４に用いるロボットハンド１０００の概略外観図である。なお、図６に示したロボットハンド１０００Ａと同じ機能を有する部位には同じ符号を付している。ロボットハンド１０００Ａは、指機構部１００、前腕骨２００、腱３００、人工筋４００、フランジ５００，５１０、電磁弁６００、及び制御基板７００を備え、上述したハンド４０ａを構成する。本実施の形態では、指機構部１００は、２本の指（第１指１０１及び第２指１０２）を備える。第１指１０１及び第２指１０２は、人工筋４００により伸縮制御される腱３００の張力に応じて伸展又は屈曲するように構成されている。本実施の形態では、２種類の腱３００の拮抗制御を行うことにより、自律的に関節角及び力を制御し、把持形、保持力、指関節の硬さなどの制御（コンプライアンス制御）を実現することを特徴の１つとしている。なお、以下の説明において、第１指１０１及び第２指１０２を区別して説明する必要がない場合には、単に指（または指部）とも記載する。
【００７６】
人工筋４００は、前腕骨２００の周囲に配されている。前腕骨２００は、人の前腕骨に相当し、手首の関節から腕の関節までに相当する部材である。前腕骨２００の近位側の端部及び遠位側の端部には夫々フランジ５００，５１０が設けられている。人工筋４００は、例えばマッキベン型のエア駆動アクチュエータであり、電磁弁６００の開閉動作により制御されるマニホールド６５０からエアが供給され、その収縮度合いが制御される。すなわち、人工筋４００の内部にエアが供給（加圧制御）された場合、人工筋４００は、その短手方向が膨らみ、長手方向が縮むことによって収縮する。逆に、人工筋４００の内部からエアを放出（減圧制御）した場合、人工筋４００は、その短手方向が縮み、長手方向が伸びることによって弛緩する。
【００７７】
電磁弁６００は、制御基板７００に実装されるＣＰＵによって制御される。制御基板７００には、ＣＰＵと通信を行う各種インタフェースに用いる入力側コネクタ、出力側コネクタ、電磁弁６００のコイルを駆動するコイルドライバ、各種の信号、電圧、電流を処理するオペアンプ、コンパレータ、トランジスタ、ダイオード、抵抗等の各種電子デバイスが実装されていてもよい。
【００７８】
人工筋４００の遠位側の端部は腱３００に接続されており、近位側の端部は自在継手（ジョイント）５０２に接続されている。自在継手５０２は、フランジ５００の画定された領域に設けられたリブ５０１内で自在に摺動するように構成されている。人工筋４００に接続された腱３００は、人工筋４００が収縮することによって伸長し、人工筋４００が弛緩することによって短縮する。
【００７９】
なお、本実施の形態では、人工筋４００としてマッキベン型のエア駆動アクチュエータを用いる構成としたが、エア駆動アクチュエータに代えて、モータ及びプーリを用いて腱３００を巻き取る方式を採用してもよい。また、リニアモータを用いて直接的に腱３００を伸縮させる方式、電流が流れることにより伸縮する繊維状のアクチュエータであるバイオメタルを用いて腱３００を伸縮させる方式などを採用してもよい。
【００８０】
図１３は指機構部１００の外観図である。本実施の形態に係る指機構部１００は、第１指１０１（例えば母指又は親指）及び第２指１０２（例えば示指）の２本の指部を備える。各指１０１，１０２は、近位側から中手骨ＭＥＢ、２本の基節骨ＰＰ１，ＰＰ２、中節骨ＭＩＰ、及び末節骨ＤＰを備える。これらの骨部材は、例えばアクリロニトリル−ブダジエン−スチレンの共重合合成樹脂（ＡＢＳ）で構成される。
【００８１】
中手骨ＭＥＢは前腕骨２００の遠位側の端部に固設されている。基節骨ＰＰ１は基節骨ＰＰ２の近位側に配置されており、その一端は中手骨ＭＥＢに対して、他端は中節骨ＭＩＰに対してそれぞれ回動可能に連結されている。基節骨ＰＰ１の中手骨ＭＥＢ側の回動芯は中手指節関節ＭＰ１を構成する。中手指節関節ＭＰ１は、断面形状の一部が円形又は楕円形をなす曲面部を有しており、例えば基節骨ＰＰ１と一体的に形成されている。また、基節骨ＰＰ１の中節骨ＭＩＰ側の回動芯は近位指節間関節ＰＩＰ１を構成する。近位指節間関節ＰＩＰ１は、断面形状の一部が円形又は楕円形をなす曲面部を有しており、例えば基節骨ＰＰ１と一体的に形成されている。
【００８２】
基節骨ＰＰ２は基節骨ＰＰ１の遠位側に配置されており、その一端は中手骨ＭＥＢに対して、他端は中節骨ＭＩＰに対してそれぞれ回動可能に連結されている。基節骨ＰＰ２の中手骨ＭＥＢ側の回動芯は中手指節関節ＭＰ２を構成する。中手指節関節ＭＰ２は、断面形状の一部が円形又は楕円形をなす曲面部を有しており、例えば基節骨ＰＰ２と一体的に形成されている。また、基節骨ＰＰ２の中節骨ＭＩＰ側の回動芯は近位指節間関節ＰＩＰ２を構成する。近位指節間関節ＰＩＰ２は、断面形状の一部が円形又は楕円形をなす曲面部を有しており、例えば基節骨ＰＰ２と一体的に形成されている。
【００８３】
２本の基節骨ＰＰ１，ＰＰ２は、略同じ長さを有しており、中手骨ＭＥＢと中節骨ＭＩＰとの間で平行リンク機構を形成する。このため、基節骨ＰＰ１，ＰＰ２が中手骨ＭＥＢに対して近位側へ回動した場合、中節骨ＭＩＰはその姿勢を変えることなく、近位側かつ外側（手の甲側）へ変位する。また、基節骨ＰＰ１，ＰＰ２が中手骨ＭＥＢに対して遠位側へ回動した場合、中節骨ＭＩＰはその姿勢を変えることなく、遠位側かつ内側（掌側）へ変位する。
【００８４】
末節骨ＤＰは、長手方向の寸法が中節骨ＭＩＰよりも短い骨部材であり、中節骨ＭＩＰの遠位側の端部に回動可能に連結されている。末節骨ＤＰの回動芯は遠位指節間関節ＤＩＰを構成する。遠位指節間関節ＤＩＰは、断面形状の一部が円形又は楕円形をなす曲面部を有しており、例えば中節骨ＭＩＰと一体的に形成されている。
【００８５】
各指１０１，１０２には２本の腱３００，３００が設けられている。２本の腱３００，３００の一方は伸展腱３００Ａである。伸展腱３００Ａは牽引力Ｆｅで牽引される。人工筋４００の１つである伸筋４００Ａから延びる伸展腱３００Ａは、リブ５０１を貫通する貫通孔の内部に設けられた腱ガイドＧ１１により案内されて基節骨ＰＰ１まで延び、基節骨ＰＰ１の中途に設けられた腱ガイドＧ１２と中節骨ＭＩＰの近位側の端部に設けられた腱ガイドＧ１３とにより案内されて中節骨ＭＩＰの外側（手の甲側）に配され、近位指節間関節ＰＩＰ１，ＰＩＰ２及び遠位指節間関節ＤＩＰの各曲面部と接触した状態を保ちながら中節骨ＭＩＰの長手方向に沿って末節骨ＤＰまで延びている。
【００８６】
伸展腱３００Ａの遠位側の端部は、末節骨ＤＰに設けられた固定端Ｇ０に固定されている。伸展腱３００Ａと末節骨ＤＰとの固定部位は、引っ張り応力を受け機械的強度が劣化することが憂慮される。このような機械的強度の劣化を排除するために、両者同士を完全に固着せず、応力を緩和できるように、例えば、伸展腱３００Ａを末節骨ＤＰの一部に結んで取り付ける構成であってもよい。
【００８７】
２本の腱３００，３００の他方は屈曲腱３００Ｂである。屈曲腱３００Ｂは、牽引力Ｆｆで牽引される。人工筋４００の１つである屈筋４００Ｂから延びる屈曲腱３００Ｂは、リブ５０１を貫通する別の貫通孔に設けられた腱ガイドＧ２１と中手骨ＭＥＢに設けられた腱ガイドＧ２２とにより案内されて、中手指節関節ＭＰ１，ＭＰ２の曲面部に接触した状態を保ちながら基節骨ＰＰ２まで延び、基節骨ＰＰ２の中途に設けられた腱ガイドＧ２３、及び中節骨ＭＩＰに設けられた２つの腱ガイドＧ２４，Ｇ２５により案内されて中節骨ＭＩＰの内側（掌側）に配され、近位指節間関節ＰＩＰ２及び遠位指節間関節ＤＩＰの各曲面部に接触した状態を保ちながら、中節骨ＭＩＰの長手方向に沿って末節骨ＤＰまで延びている。
【００８８】
屈曲腱３００Ｂの遠位側の端部は、末節骨ＤＰに設けられた固定端Ｇ０に固定されている。屈曲腱３００Ｂと末節骨ＤＰとの固定部位は、引っ張り応力を受け機械的強度が劣化することが憂慮される。このような機械的強度の劣化を排除するために、両者同士を完全に固着せず、応力を緩和できるように、例えば、屈曲腱３００Ｂを末節骨ＤＰの一部に結んで取り付ける構成であってもよい。
【００８９】
なお、本実施の形態に係る指機構部１００は、第１指（例えば母指又は親指）１０１及び第２指（示指）１０２の２本の指を備える構成としたが、第３指（例えば中指）、第４指（例えば環指又は薬指）、及び第５指（例えば小指）の少なくとも１つを更に備え、３本以上の指部を備える構成であってもよい。また、本実施の形態に係る指機構部１００は、第１指１０１又は第２指１０２に相当する同じ指部を２本以上備える構成であってもよい。
【００９０】
また、末節骨ＤＰ及び中節骨ＭＩＰの少なくとも一方には、把持対象の対象物ＯＢＪと接触する部位（すなわち手の掌側）に対象物ＯＢＪを保持したときの保持力を検出する力センサが設けられていてもよい。また、各関節部には、相連結する部材間の角度（関節角）を検出する角度センサが設けられていてもよい。これらの力センサ及び角度センサは、本発明の指機構部１００においては必須の構成要件ではない。しかし、対象物ＯＢＪの形や固さがあらかじめ分かっている場合には、こうしたセンサを取り付けることで各指部の動きの範囲を自動制御することができる。
【００９１】
図１４は、図１２、図１３に示した指機構部１００で対象物ＯＢＪを把持した状態を示す模式的説明図である。本実施の形態では、対象物ＯＢＪを把持する際、屈筋４００Ｂを加圧状態に制御する。このとき屈筋４００Ｂは短手方向に膨らみ、長手方向に縮むことによって、屈曲腱３００Ｂを牽引する。屈曲腱３００Ｂの牽引力Ｆｆにより、指先の末節骨ＤＰは中節骨ＭＩＰに対して屈曲すると共に、第１指１０１，第２指１０２の基節骨ＰＰ１，ＰＰ２は共に遠位側へ回動する。基節骨ＰＰ１，ＰＰ２の回動に伴い、各指１０１，１０２の中節骨ＭＩＰは、遠位側かつ内側（掌側）へ変位する。よって、２つの指１０１，１０２の中節骨ＭＩＰ，ＭＩＰは、略平行状態を維持しながら指先側へ繰り出され、同時に中節骨ＭＩＰ，ＭＩＰ間の間隔は縮小する。このような動作により、各指１０１，１０２により対象物ＯＢＪを把持することが可能となる。
【００９２】
図１４に示す指機構部１００の対象物ＯＢＪが例えば桃であるとき、桃には果梗（果柄）部ＰＥ及び果頂部ＡＰが存在する。なお、果梗（果柄）部及び果頂部なる語句は果菜の違いによって呼び方が異なるが、本書では説明の便宜上、果菜の違いに関わらず果梗（果柄）部の反対側を果頂部と称する。また、本書では果梗（果柄）部ＰＥ及び果頂部ＡＰまでの高さを縦径と称し、縦径と直交する方向の幅の長さを横径と称し、さらに横径の最大長の近傍の部位を、果菜の赤道部と称する。
【００９３】
図１４に示す本発明の一実施形態の指機構部１００は、各指１０１，１０２が、果頂部ＡＰ側から対象物ＯＢＪの赤道部ＥＱの外周面を把持している状態を示す。なおリンゴ、ナシ、メロン等は桃とは異なり一般的に果梗部側が上方向になるように置かれていることが多い。このため、これらの果菜を把持するときには各指１０１，１０２は果梗部から赤道部ＥＱに向かって下降し、赤道部ＥＱから果頂部の近傍の外周面を把持する。
【００９４】
図１４の指機構部１００の構成を要約すると、基部である中手骨ＭＥＢと、中手骨ＭＥＢに支持される複数の指部（第１指１０１，第２指１０２）とを備え、第１指１０１、第２指１０２指は、それぞれ第１骨部材（中節骨ＭＩＰ）と、中節骨ＭＩＰの一端部に回動可能に連結される第２骨部材（末節骨ＤＰ）と、それぞれが第１骨部材（中節骨ＭＩＰ）の他端部及び中手骨ＭＥＢに回動可能に連結され、中節骨ＭＩＰ及び中手骨ＭＥＢの間で並行リンク機構を形成する一対の第３骨部材（基節骨ＰＰ１，ＰＰ２）とを備える。さらに、第１指１０１，第２指１０２が、球形状の果菜（対象物ＯＢＪ）の赤道部ＥＱの外周面を把持している状態を示している。
【００９５】
さらに図１４の指機構部１００の構成を要約すると、各指１０１，１０２の第２骨部材（末節骨ＤＰ）は、第１骨部材（中節骨ＭＩＰ）に対して伸展する側に配され、第２骨部材（末節骨ＤＰ）、第１骨部材（中節骨ＭＩＰ）、及び一対の第３骨部材（基節骨ＰＰ１，ＰＰ２）の一方に沿って延びる伸展腱３００Ａと、伸展腱３００Ａに接続されており、伸展腱３００Ａを伸縮させる伸筋４００Ａと、第２骨部材（末節骨ＤＰ）が第１骨部材（中節骨ＭＩＰ）に対して屈曲する側に配され、第２骨部（末節骨ＤＰ）材、第１骨部材（中節骨ＭＩＰ）及び一対の第３骨部材（基節骨ＰＰ１，ＰＰ２）の他方に沿って延びる屈曲腱３００Ｂと、屈曲腱３００Ｂに接続されており、屈曲腱３００Ｂを伸縮させる屈筋４００Ｂとを備えている。
【００９６】
図１５は、ロボットハンド１０００によって拡開爪部２６から対象物ＯＢＪを受け取る遷移状態を示す。図１５は図８Ｅに示した拡開爪部２６とロボットハンド１０００との間での対象物ＯＢＪのやり取りをより詳しく示したものである。なお、図１５に拡開爪部２６は１つのみ示すが、例えば図１に示すように本発明の一実施形態では２つの拡開爪部２６を有する。図１５に於いて図１２〜図１４，及び図１，図５と同じ部位には同じ符号を付している。
【００９７】
図１５Ａは、対象物ＯＢＪが６本の爪２６ａ〜２６ｆを有する拡開爪部２６で把持され、ロボットハンド１０００は待機位置で待機している状態である。拡開爪部２６は、球形状の対象物ＯＢＪを受け入れに不都合が生じないように、すなわち、拡開爪部２６の形状は、保護キャップ２２を拡げるのには平面形状が円形に近いことに加え、箱詰め時にロボットハンド１０００の２指または４指を有するハンド４０ａと接触しないという構造も考慮して選ばれている。こうして選ばれた正六角の形状で配置された６本の爪は、爪保持用ブロック２６ｓに取り付けられている。ロボットハンド１０００は例えば２対の指（すなわち、第１指１０１及び第２指１０２、ならびに、第１指１０１ａ及び第２指１０２ａ）を２組み備えた指機構部１００を有する。このとき、へら状の爪２６ａ〜２６ｆと、これらの指機構部は対象物ＯＢＪを介して離れた状態に置かれ、両者が接触するような状態には至っていない。
【００９８】
図１５Ｂは、ロボットハンド１０００が対象物ＯＢＪの把持位置まで下降し、へら状の爪の幅広部まで第１指１０１及び第２指１０２（第１指１０１ａ及び第２指１０２ａ）が近接している状態を示す。このときは、第１指１０１及び第２指１０２（第１指１０１ａ及び第２指１０２ａ）は、６本の爪２６ａ〜２６ｆの空間部に位置するようにして下降する。
【００９９】
図１５Ｃは、２つの対の指機構部のなかで１つの対の第１指１０１及び第２指１０２（又は第１指１０１ａ及び第２指１０２ａ）が対象物ＯＢＪを把持し対象物ＯＢＪを上方に持ち上げる準備に入った状態を示す。このとき、もう１つの対の第１指１０１ａ及び第２指１０２ａ（又は第１指１０１及び第２指１０２）は把持する状態には入っていない。
【０１００】
図１５Ｄは、図１５Ｃの状態から１つの対の第１指１０１及び第２指１０２（又は第１指１０１ａ及び第２指１０２ａ）で、対象物ＯＢＪを把持しながら少し上方向に移動した状態を示す。このとき、もう１つの対の第１指１０１ａ及び第２指１０２ａ（又は第１指１０１及び第２指１０２）は図１５Ｃと同じで状態である。
【０１０１】
図１５Ｅは、２つの対の指（第１指１０１及び第２指１０２、ならびに、第１指１０１ａ及び第２指１０２ａ）で対象物ＯＢＪを把持し、拡開爪部２６の爪２６ａ〜２６ｆから遠ざかるように上方向に移動する状態を示す。すなわち、図１５Ｅに示す段階で初めてもう１つの対である第１指１０１ａ及び第２指１０２ａが把持の動作に入る。これによって対象物ＯＢＪの把持力を高め、安定した状態で箱詰めすることができる。
【０１０２】
図１６は、本発明に係る転がり収納を説明する概略斜視図であり、説明の便宜上、収納箱ＣＢに５×３＝１５個（入数ｑｙ）の対象物ＯＢＪとしての桃を収納する一例を示す。本発明に係る転がり収納は、入数ｑｙの違いに関わらず効果的な収納方法である。転がり収納なる手法は普遍的なものではなく、本発明者が球形状の対象物を把持して箱詰めするにあたり幾度の試行の結果、転がり収納なる手法を考案するに至った。転がり収納は、既に収納された対象物の周囲を滑ることなく転がるように収納する方法である。特に収納する空間が狭く、収納するのに転がり収納については図１６を用いる説明の外に後述の図面を用いてさらに詳述する。したがって、図１６では概念的な説明に留める。
【０１０３】
図１６Ａは、収納箱ＣＢにロボットハンド１０００で対象物ＯＢＪの箱詰めを行い、箱詰めすべき数量１５個のうち１４個は既に収納済みであり、最後の１個を転がり収納しようとする開始状態を示す。転がり収納の開始時にはロボットハンド１０００は収納箱ＣＢの底部に対して所定の角度に傾ける。傾ける角度は、第１指１０１，第２指１０２が収納箱ＣＢの隅部及び既に収納済みの対象物ＯＢＪとの間に生じる空隙ｓに入り込めること、さらにこれらの第１指１０１及び第２指１０２が周囲の対象物ＯＢＪに接触しないことなどを考慮して決定する。なお、桃の縫合線ＳＬを収納箱ＣＢの例えば長手方向に揃えようとする場合、第１指１０１及び第２指１０２の部位が縫合線ＳＬに重なってしまうことは避けなければならない。また、線分ＬＳは縫合線ＳＬの向きと直交するような位置関係になることも避けなければならない。すなわち、桃の縫合線をＳＬとし、第１指１０１と第２指１０２の２本の指が果菜（対象物ＯＢＪ）を把持する位置を結ぶ線分をＬＳとしたとき、線分ＬＳは縫合線ＳＬの向きに対して３０（２１０）度〜６０（２４０）度の範囲で傾斜していることが好ましい。より好ましくは４０（２２０）度〜５０（２３０）度の範囲である。このような位置関係をもたせることで、第１指１０１及び第２指１０２は空隙ｓに充分入り込むことができ、さらに、箱詰めすべきすべての桃の縫合線ＳＬの向きを揃えて箱詰めすることが実現できる。なお、転がり収納を採用しない場合でも線分ＬＳと縫合線ＳＬの向きの位置関係は同じである。
【０１０４】
図１６Ｂは、転がり収納または転がり収納を採用しない場合の収納作業の終了時を示す。ロボットハンド１０００を収納箱ＣＢの底部に対して直交する方向に回動させると最後に収納すべき１５個目の対象物ＯＢＪを収納箱ＣＢの隅部にスムーズに収納することができる。
なお、図１６Ａ及び図１６Ｂでは、図面の簡略化のために、第１指１０１及び第２指１０２を備えるロボットハンド１０００を示しているが、更に２本の指（第１指１０１ａ及び第２指１０２ａ）を備える構成であってもよい。
【０１０５】
図１７は、図１２に示すロボットハンド１０００を用い保護キャップ２２で覆われた対象物ＯＢＪを収納箱ＣＢの隅部に収納するときに生じる好ましくない状態を説明する説明図である。また図１７の説明には、前の図１６Ａ、図１６Ｂでの説明内容を適用することができる。例えば図１７には示していないが図１６に示した第１指１０１，第２指１０２で対象物ＯＢＪを把持すること、把持位置と縫合線ＳＬとの位置関係、さらに対象物ＯＢＪの収納箱ＣＢへの収納手順もほぼ同じである。したがって図１７は、対象物ＯＢＪが保護キャップ２２で覆われているときに生じうる好ましくない状態を説明する。
【０１０６】
図１７Ａは、ｎ−１番目の対象物ＯＢＪが収納箱ＣＢに収納済みであり、ｎ−１番目の対象物ＯＢＪと収納箱ＣＢとの間に形成される空間に、ｎ番目の対象物ＯＢＪを収納しようとしている状態を示している。図１７Ｂは、ｎ番目の対象物ＯＢＪの収納が完了した状態を示している。保護キャップ２２は、例えば筒状の弾性材が中央部より折り返された構造を有しており、折り返し方向から対象物ＯＢＪを押し込んで装着される。このため、折り返し部分に上方から力が加わると、図１７Ｂに示すように、保護キャップ２２は容易に脱落するという不具合が生じる。
【０１０７】
図１８は、図１７に示した不具合を排除するために本発明に係る転がり収納方法を用いる一例を示す。図１８Ａは、ｎ−１番目の対象物ＯＢＪが収納箱ＣＢに収納済みであり、ｎ−１番目の対象物ＯＢＪと収納箱ＣＢとの間に形成される空間に、ｎ番目の対象物ＯＢＪを収納しようとしている状態を示している。図１８Ｂは、ｎ番目の対象物ＯＢＪの収納が完了した状態を示している。本実施の形態では、ｎ番目の対象物ＯＢＪを上記空間に収納する際、ｎ−１番目の対象物ＯＢＪの周囲を滑ることなく転がるように収納（転がり収納）することにより、保護キャップ２２の脱落を防止する。
【０１０８】
また、対象物ＯＢＪの収納が完了した後に、ロボットハンド１０００の第１指１０１、第２指１０２を開放し、対象物ＯＢＪから離脱させる際に指先を開いた場合には、保護キャップ２２や収納箱ＣＢとロボットハンド１０００との干渉や摩擦等によって、保護キャップ２２のずれや収納済みの対象物ＯＢＪの持ち上がりが発生する。しかしながら、本実施の形態に係るロボットハンド１０００は、指先を開くことなく、第１指１０１、第２指１０２を対象物ＯＢＪから離脱させることが可能であるので、第１指１０１、第２指１０２を収納箱から抜く際の保護キャップ２２のずれ及び収納済みの対象物ＯＢＪの持ち上がりを防止することができる。
【０１０９】
図１９は転がり収納のメカニズムを説明する説明図である。図１９は、収納済みの対象物ＯＢＪ−Ａに密着させて他の対象物ＯＢＪ−Ｂを収納する状態を示している。なお、図１９では、簡略化のために、保護キャップ２２を装着した対象物ＯＢＪ−Ａ，ＯＢＪ−Ｂを双方とも円形により示している。図１９に示すように、対象物ＯＢＪ−Ａ，ＯＢＪ−Ｂが点Ｐで密着した状態から、対象物ＯＢＪ−Ｂを対象物ＯＢＪ−Ａに沿わせて転がした場合、保護キャップ２２には滑りが発生せず、保護キャップ２２の脱落が発生しない。
【０１１０】
対象物ＯＢＪ−Ａを中心ＯA の固定円、対象物ＯＢＪ−Ｂを中心ＯB の動円とした場合、対象物ＯＢＪ−Ｂは、図１９に示す軌跡を移動する。すなわち、対象物ＯＢＪ−Ａと対象物ＯＢＪ−Ｂとが点Ｐで接した状態から、対象物ＯＢＪ−Ｂが対象物ＯＢＪ−Ａの周囲を滑りなく回転させると、対象物ＯＢＪ−Ｂ上の点Ｐは点ＰB1に移動し、その軌跡はエピサイクロイド曲線となる。対象物ＯＢＪ−Ａの円の半径をｒA 、対象物ＯＢＪ−Ａの円の半径をｒB とした場合、以下の関係式が得られる。
【０１１１】
αθ ＝（ｒA ＋ｒB ）ｃｏｓθ−ｒB ｃｏｓ（（ｒA ＋ｒB ）／ｒB ）θ
Ｚθ ＝（ｒA ＋ｒB ）ｓｉｎθ−ｒB ｓｉｎ（（ｒA ＋ｒB ）／ｒB ）θ
【０１１２】
上記の関係式により求められる座標をロボットハンド１０００の制御における座標計算に組み込み、ベクトルＯB −Ｐを、ベクトルＯB1−ＰB1に移動させる制御により、転がり収納を実現することができる。ここで、ベクトルＯB −Ｐは、転がりベクトルと称し、ｒB を転がり半径と称する。
【０１１３】
図２０は収納状態を説明する説明図である。図２０Ａは直方体形状の収納箱に１６個（入数ｑｙ＝１６）の対象物ＯＢＪを密着させて収納した状態を示している。対象物ＯＢＪの収納が完了した状態において、対象物ＯＢＪが他の対象物ＯＢＪに囲まれている場合には符号ｓ１〜ｓ６で示す６つの空隙が生じている。また、収納箱と隣接する対象物については、例えば３〜４つの空隙が生じている。
【０１１４】
同様に、図２０Ｂ〜図２０Ｄは、それぞれ矩形状の収納箱に入数ｑｙが１５個、１３個、１２個の対象物ＯＢＪを密着させて収納した状態を示しており、対象物ＯＢＪの周囲には４〜６つの空隙が生じていることが分かる。
【０１１５】
ロボットハンド１０００は、この空隙に相当する対象物ＯＢＪの部位を第１指１０１，第２指１０２により把持し、収納位置まで移動させ、対象物ＯＢＪを押し込んだ後、第１指１０１，第２指１０２を開放し離脱させることで密着収納を行う。
【０１１６】
本実施の形態に係るロボットハンド１０００は、指先を開くことなく対象物ＯＢＪを把持し、また指先を開くことなく把持した対象物ＯＢＪから指を離すことが可能であるため、図２０Ａ〜図２０Ｄに示すように対象物ＯＢＪ間又は対象物ＯＢＪと収納箱ＣＢとの間に空隙が生じている場合には、空隙に相当する対象物ＯＢＪの部位を把持して収納箱の中へ移動させることにより、対象物ＯＢＪを密着させて収納させることが可能となる。
【０１１７】
しかしながら、対象物ＯＢＪである果実等の物体が保護キャップ２２により包まれている場合、対象物ＯＢＪを密着収納させたときに、隣接する対象物ＯＢＪの保護キャップ２２が容易に脱落するのでこれらの不具合を克服しなければならない。
【０１１８】
図２１は収納箱ＣＢに例えば入数ｑｙ＝１５個の収納順序を説明する説明図である。収納箱ＣＢに１５個の対象物ＯＢＪ１〜ＯＢＪ１５を収納する際、対象物ＯＢＪ１，ＯＢＪ２，ＯＢＪ３，…，ＯＢＪ１５の順に順次収納する手順を想定する。対象物ＯＢＪ１を収納箱に収納する際、収納箱には他の対象物ＯＢＪ２〜ＯＢＪ１５は存在しておらず、十分なスペースを確保することが可能である。この場合、転がり収納は適用せずに、例えば収納箱の内部にてロボットハンド１０００を図中の白抜矢符ａｒｗの方向へ並進移動させることにより、対象物ＯＢＪ１を所定の収納位置に収納することが可能である。対象物ＯＢＪ２〜ＯＢＪ４、ＯＢＪ６〜９についても同様であり、ロボットハンド１０００の並進移動のみで各対象物を所定の収納位置に収納することが可能である。
【０１１９】
一方、対象物ＯＢＪ５，ＯＢＪ１０〜ＯＢＪ１５を収納箱ＣＢに収納する場合、並進移動させる十分なスペースを確保することができず、転がり収納が必要となる。例えば、対象物ＯＢＪ１〜ＯＢＪ１２までを収納した状態にて、新たに対象物ＯＢＪ１３を収納する場合、図に示す白抜矢符ａｒｗの方向に対象物ＯＢＪ１３を移動させ、対象物ＯＢＪ８及びＯＢＪ１２にそれぞれに接触点Ｓ８及びＲ１２で接触させた状態にて、転がり収納を実行する。なお、対象物ＯＢＪ１の中心Ｏ1 と対象物ＯＢＪ２の中心Ｏ2 とを結ぶ水平面内線分をＸ軸、対象物ＯＢＪ１の中心Ｏ1 と対象物ＯＢＪ６の中心Ｏ6 とを結ぶ水平面内の線分をＹ軸とした場合、Ｘ軸及びＹ軸に直交する軸がＺ軸、対象物ＯＢＪ１の中心Ｏ1 と対象物ＯＢＪ１３の中心Ｏ13とを結ぶ水平面内の線分がα軸となり、Ｘ軸とα軸のなす角度が上述した演算式におけるαとなる。
【０１２０】
対象物ＯＢＪ１１〜ＯＢＪ１２、ＯＢＪ１４〜ＯＢＪ１５を収納箱に収納する場合も同様であり、収納済みの他の対象物に２点（又は１点）で接触させた状態で転がり収納を実行することにより、保護キャップ２２の脱落を防止しながら各対象物を収納箱に収納することができる。
【０１２１】
以上に述べた果菜移載システム１０は、構成が異なる幾つかの果菜移載システムに置き換えることが可能である。例えば、図２に示すシュータ軌道６２を移載装置４側まで延設し、検査装置６側から対象物ＯＢＪを移載装置４へ直送できるようにしておくならば、保護キャップ２２を装着しない構成にも適用することができる。また、載置装置１に収納箱ＣＢへの移載に用いたロボットハンド１０００と同じ型式のものを採用するようにしてもよい。また、保護キャップ２２を対象物に装着しない型式の移載装置４に限定するのであれば、載置装置１や保護キャップ装着装置２、拡開爪部２６等を用意することは不要となり、装置全体の簡素化が図れる。
【０１２２】
また、本発明に係る移載装置はおもに球形状の果菜の移載に用いるものとしたが、例えばイチゴ、レモン、葡萄、バナナなどの果実や、キュウリ、ナス、カボチャなどの野菜の把持にも応用できる。また果菜に限らず、三角形状や四角形状の例えばサンドイッチやパンなどの食品、食料の把持にも応用できる。また、収納箱は段ボール箱を例示したが、例えばプラスチックや木箱であってもかまわない。
【０１２３】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２４】
１  載置装置
１ａ  ５指ハンド
１ｂ  アーム  
１ｃ  基台
２  保護キャップ装着装置
３  収納箱供給装置
４  移載装置
５  収納箱搬出装置
６  検査装置
７  自律搬送装置
１０  果菜移載システム
２２  保護キャップ
２２ａ  保護キャップ部材
２４  巻きロール
２６  拡開爪部
２６ａ〜２６ｅ  爪部
２６ｓ  爪保持用ブロック
２７  スライダ
２８  レール
２９  昇降機構
４０ａ  ハンド
４０ｂ  アーム
６１  シュータ
６２  シュータ軌道
１０１，１０１ａ  第１指
１０２，１０２ａ  第２指
２００  前腕骨
３００  腱
３００Ａ  伸展腱
３００Ｂ  屈曲腱
４００  人工筋
４００Ａ  伸筋
４００Ｂ  屈筋
５００，５１０  フランジ
５０１  リブ
５０２  自在継手
６００  電磁弁
６５０  マニホールド
７００  制御基板
１０００，１０００Ａ  ロボットハンド
ＡＰ  果頂部
ＣＡＭ１，ＣＡＭ２  撮像装置
ＣＢ  収容箱
ＣＮＶＹ１  第１コンベア
ＣＮＶＹ２  第２コンベア
ＣＰＵ  ロボットコントローラ
ＤＩＰ  遠位指節間関節  
ＤＰ  末節骨（第２骨部材）
ＥＱ  果菜の赤道部
ｇｌｏｖｅ  グローブ
ＬＩＦＴ  リフタ部
ＭＥＢ  中手骨（基部）  
ＭＩＰ  中節骨（第１骨部材）  
ＭＯ１  モータ
ＭＰ  中手指節関節
ＯＢＪ，ＯＢＪ１〜ＯＢＪ１５  把持対象物
ＯＣ  光通信装置
ＰＥ  果梗（果柄）部
ＰＩＰ  近位指節間関節
ＰＰ１，ＰＰ２  基節骨（第３骨部材）
ｑｙ  入数
ｒｏ，ｒｏ１  ロール
ｓ，ｓ１〜ｓ６  空隙
ＳＥＮＳ１，ＳＥＮＳ２  センサ
ＳＬ，ＳＬ１，ＳＬ２  縫合線
【図１】
2020082239.tif 000003
【図２】
2020082239.tif 000004
【図３】
2020082239.tif 000005
【図４】
2020082239.tif 000006
【図５】
2020082239.tif 000007
【図６】
2020082239.tif 000008
【図７】
2020082239.tif 000009
【図８】
2020082239.tif 000010
【図９】
2020082239.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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