(57)【要約】【課題】製造者側に限らず使用者側であっても簡易に且つ最適な機械制御の各種設定を行うことができるような米飯成形装置の制御方法及び米飯成形装置を提供する。【解決手段】送出部により米飯を圧縮する工程、切断部により圧縮された米飯を一定量に切断する工程、成形部により一定量に切断された米飯を所定形状の米飯成形体に成形する工程を実行する米飯成形装置に対して、米飯から米飯成形体を製造する一連の米飯成形工程の前記各工程に対応して、前記米飯の質及び前記米飯成形体の米飯量を指標として前記米飯成形体の硬さ及び／又は前記米飯成形体の形状を決定する複数の制御要素をファジー推論により演算して導き出し、当該ファジー推論で導き出した各制御要素に基づいて、前記送出部、前記切断部及び前記成形部のそれぞれの動作を制御する。【選択図】図６
2017143741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送出部により米飯を圧縮する工程、切断部により圧縮された米飯を一定量に切断する工程、成形部により一定量に切断された米飯を所定形状の米飯成形体に成形する工程を実行する米飯成形装置に対して、米飯から米飯成形体を製造する一連の米飯成形工程の前記各工程に対応して、前記米飯の質及び前記米飯成形体の米飯量を指標として前記米飯成形体の硬さ及び／又は前記米飯成形体の形状を決定する複数の制御要素をファジー推論により演算して導き出し、当該ファジー推論で導き出した各制御要素に基づいて、前記送出部、前記切断部及び前記成形部のそれぞれの動作を制御する米飯成形装置の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の米飯成形装置の制御方法において、
調整用に入力された米飯成形体の品質に基づいて誤差伝播学習モデルのニューラルネットワークにより前記ファジー推論から出力される各制御要素を補正する米飯成形装置の制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の米飯成形装置の制御方法において、
前記ファジー推論は、前記成形部の成形速度に対応するファジールールとして米飯成形体の形状品質を良くする形状優先モード用と米飯成形体の生産量を多くする生産優先モード用との各別に有し、選択された前記優先モードのファジールールを適用して前記成形部の成形速度についての制御要素をファジー推論演算して導き出す米飯成形装置の制御方法。
【請求項４】
貯留した米飯を下流へと搬出する搬出部と、前記搬出部から搬出された米飯を棒状に圧縮しながら下流へと送出する送出部と、前記送出部から送出された棒状の米飯を一定量に切断する切刃が形成される一対のカッター部材を有する切断部と、前記切断部で一定量に切断された米飯を所定形状の米飯成形体に成形する成形部と、前記各部の動作を制御する制御部とを備え、
前記成形部は、周面に前記一対のカッター部材にて切断された米飯を係止する係止片が形成される一対の成形ローラ部材を有し、当該一対の成形ローラ部材が前記一対のカッター部材の下流位置に相対向して正逆回転可能に配置され、前記一対のカッター部材の切刃が当接する際に前記一対の成形ローラ部材を正回転させて前記係止片を下動させながら切断された米飯を受け止める状態と、前記一対のカッター部材の切刃が当接した状態で前記一対の成形ローラ部材を逆回転させて前記係止片を上動させながら前記切刃に米飯を押圧する状態と、前記一対の成形ローラ部材を正回転させながら当該一対の成形ローラ部材の外周面に形成する側部成形面を米飯の側面に当接する状態とに変化可能に構成されており、
前記制御部は、
米飯から米飯成形体を製造する一連の米飯成形工程の各工程に対応して、前記米飯の質及び前記米飯成形体の米飯量を指標として前記米飯成形体の硬さ及び／又は前記米飯成形体の形状を決定する複数の制御要素をファジー推論により演算して導き出し、また、前記成形部の成形速度に対応するファジールールとして米飯成形体の形状品質を良くする形状優先モード用と米飯成形体の生産量を多くする生産優先モード用との各別に有し、選択された前記優先モードのファジールールを適用して前記成形部の成形速度についての制御要素をファジー推論演算して導き出す構成を有するファジー推論部と、
調整用に入力された米飯成形体の品質に基づいて誤差伝播学習モデルのニューラルネットワークにより前記ファジー推論部から出力される各制御要素を補正するニューロ部と、
前記ファジー推論部で導き出された各制御要素又は前記ニューロ部で補正された前記各制御要素に基づいて、前記送出部、前記切断部及び前記成形部のそれぞれの動作を制御するための制御値を演算する演算処理部と
を備える米飯成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、米飯成形装置の制御方法及び米飯成形装置に関し、詳しくは、ファジー推論及びニューロ理論を応用して簡単にかつ最適な機械制御の各種設定ができ、使用者の希望に沿った品質の米飯成形体を製造可能にする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
米飯成形装置の一例として、例えば、握り寿司用のシャリ玉を量産するための寿司ロボットが知られており、従来の寿司ロボットは、シャリ（すし飯）を棒状に圧縮する圧縮ローラ、棒状のシャリを一定量に切断するカッター、切断されたシャリをシャリ玉に成形する成形ローラ等を備え、これらローラ等の機械制御にかかわる各種設定は、使用者の希望に沿ったシャリ玉が得られるように経験や実験などに基づいて製造者側により行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８１８２２号公報
【特許文献２】特願２０１５−１７８３１３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記寿司ロボット等の米飯成形装置における機械制御の設定に際して、例えば、シャリ玉の品質を決定するための様々な要素が検証され、その一つとして、シャリ玉の硬さ、柔らかさの検証がある。シャリ玉の硬さや柔らかさは、シャリ質（シャリの硬さ、粘り、密度、温度など）に依存する部分が多いが、このシャリ質を定量的に判断することは必ずしも容易でないため、使用者の希望に沿ったシャリ玉の硬さとなるような最適な機械制御条件を導き出すのは困難であった。また、シャリ質において、シャリの硬さ、粘り、密度は、米の種類、炊飯時の水量、水温、浸水時間、火加減、寿司酢の種類や量及び炊飯米と寿司酢の合わせ方などで変化するため、常に同条件のシャリ質が得られるとは限らず、また、同じ質のシャリ玉でも使用者の各人における嗜好や体調などの関係により硬さの感じ方がそれぞれ異なるため、使用者にとって満足のいくシャリ玉の硬さを設定することが困難であった。
【０００５】
また、シャリ玉の品質を決定するための要素として、シャリ玉の形状の検証がある。品質の良い形状のシャリ玉とするには、例えば、シャリ玉の成形工程に時間をかけて成形をゆっくり行うことが考えられるが、成形時間が長くなるとシャリ玉の生産量が減少するため、形状品質と生産性のどちらを優先するかのトレードオフが必要であり、その最適値を導き出そうにもシャリ質や使用者の希望などの不確定要素があるため、使用者の希望に沿った最適な設定とすることは困難であった。
【０００６】
以上のことから、製造者側で行った機械制御の設定が使用者側の希望品質と乖離している場合もあり、使用者側に満足な装置を提供できないこともあった。
【０００７】
一方、使用者側でも機械制御の設定が行えるような米飯成形装置の提供が望まれるが、モータなどの動力系の動作時間や移動量、動作速度、動作休止時間などに関する機械制御の各種設定は、使用者側からみれば非常に複雑かつ理解し難く事実上困難であった。
なお、本明細書では、前記シャリ玉が米飯成形体に対応し、前記シャリや前記すし飯が米飯成形体の材料である米飯に対応する。
【０００８】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、製造者側に限らず使用者側であっても簡易に且つ最適な機械制御の各種設定を行うことができるような米飯成形装置の制御方法及び米飯成形装置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】
【０００９】
本発明に係る米飯成形装置の制御方法は、
送出部により米飯を圧縮する工程、切断部により圧縮された米飯を一定量に切断する工程、成形部により一定量に切断された米飯を所定形状の米飯成形体に成形する工程を実行する米飯成形装置に対して、米飯から米飯成形体を製造する一連の米飯成形工程の前記各工程に対応して、前記米飯の質及び前記米飯成形体の米飯量を指標として前記米飯成形体の硬さ及び／又は前記米飯成形体の形状を決定する複数の制御要素をファジー推論により演算して導き出し、当該ファジー推論で導き出した各制御要素に基づいて、前記送出部、前記切断部及び前記成形部のそれぞれの動作を制御するものである。
【００１０】
前記制御方法において、調整用に入力された米飯成形体の品質に基づいて誤差伝播学習モデルのニューラルネットワークにより前記ファジー推論から出力される各制御要素を補正することが望ましい。
【００１１】
また、前記ファジー推論は、前記成形部の成形速度に対応するファジールールとして米飯成形体の形状品質を良くする形状優先モード用と米飯成形体の生産量を多くする生産優先モード用との各別に有し、選択された前記優先モードのファジールールを適用して前記成形部の成形速度についての制御要素をファジー推論演算して導き出すようにすることができる。
【００１２】
本発明に係る米飯成形装置は、
貯留した米飯を下流へと搬出する搬出部と、前記搬出部から搬出された米飯を棒状に圧縮しながら下流へと送出する送出部と、前記送出部から送出された棒状の米飯を一定量に切断する切刃が形成される一対のカッター部材を有する切断部と、前記切断部で一定量に切断された米飯を所定形状の米飯成形体に成形する成形部と、前記各部の動作を制御する制御部とを備え、
前記成形部は、周面に前記一対のカッター部材にて切断された米飯を係止する係止片が形成される一対の成形ローラ部材を有し、当該一対の成形ローラ部材が前記一対のカッター部材の下流位置に相対向して正逆回転可能に配置され、前記一対のカッター部材の切刃が当接する際に前記一対の成形ローラ部材を正回転させて前記係止片を下動させながら切断された米飯を受け止める状態と、前記一対のカッター部材の切刃が当接した状態で前記一対の成形ローラ部材を逆回転させて前記係止片を上動させながら前記切刃に米飯を押圧する状態と、前記一対の成形ローラ部材を正回転させながら当該一対の成形ローラ部材の外周面に形成する側部成形面を米飯の側面に当接する状態とに変化可能に構成されており、
前記制御部は、
米飯から米飯成形体を製造する一連の米飯成形工程の各工程に対応して、前記米飯の質及び前記米飯成形体の米飯量を指標として前記米飯成形体の硬さ及び／又は前記米飯成形体の形状を決定する複数の制御要素をファジー推論により演算して導き出し、また、前記成形部の成形速度に対応するファジールールとして米飯成形体の形状品質を良くする形状優先モード用と米飯成形体の生産量を多くする生産優先モード用との各別に有し、選択された前記優先モードのファジールールを適用して前記成形部の成形速度についての制御要素をファジー推論演算して導き出す構成を有するファジー推論部と、
調整用に入力された米飯成形体の品質に基づいて誤差伝播学習モデルのニューラルネットワークにより前記ファジー推論部から出力される各制御要素を補正するニューロ部と、
前記ファジー推論部で導き出された各制御要素又は前記ニューロ部で補正された前記各制御要素に基づいて、前記送出部、前記切断部及び前記成形部のそれぞれの動作を制御するための制御値を演算する演算処理部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、米飯成形装置の機械制御について、具体的数値ではなく、例えば、使用者又は製造者が感覚的、抽象的に判断した米飯の質や米飯量などの入力をファジー推論にて演算処理して最適値を導き出して適切な機械制御の各種設定を自動的に行うことができる。例えば、米飯成形装置が寿司ロボットであれば、シャリ玉の品質として、もっと硬く、少し硬く、少し柔らかく、もっと柔らかくなどのような、より人間の感覚に近い入力でもって簡易に且つ適切な機械制御の各種設定が可能になり、使用者の希望に沿った品質のシャリ玉を簡単に製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る寿司ロボット（米飯成形装置）の内部構成を示す正面図である。
【図２】寿司ロボットの送出部、切断部、成形部を示す正面断面図である。
【図３】成形部の成形ローラ部材の構成を示した斜視図である。
【図４】成形部でのシャリ玉（米飯成形体）の成形工程を説明した正面断面図である。
【図５】同じく成形部でのシャリ玉（米飯成形体）の成形工程を説明した正面断面図である。
【図６】寿司ロボットの制御部を示したブロック図である。
【図７】ファジー推論部の構成を示した模式図である。
【図８】ファジー推論における前件部のメンバーシップ関数の図である。
【図９】ファジー推論における後件部のメンバーシップ関数の図である。
【図１０】ファジー推論におけるファジールールの表である。
【図１１】脱ファジー化後の演算結果の一例を示したグラフである。
【図１２】同じく脱ファジー化後の演算結果の一例を示したグラフである。
【図１３】ニューロ部の構成を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、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。
本実施形態では、米飯成形体の一例として寿司ロボット１を示す。また、本明細書において、シャリ玉とは米飯成形体のことをいい、シャリ又はすし飯とは、米飯成形体の材料となる米飯のことをいう。
【００１６】
図１に示すように、米飯成形装置である寿司ロボット１は、握り寿司用のシャリ玉１１を連続して成形する装置として構成され、具体的には、シャリ玉１１の材料となるシャリ１０（すし飯）を貯留するとともに下流（装置下方）へと搬出する搬出部２と、搬出部２から搬出されたシャリ１０を棒状に圧縮しながら下流へと送出する送出部３と、送出部３から送出された棒状のシャリ１０を一定量に切断する切断部４と、切断部４で切断されたシャリ１０を所定形状のシャリ玉１１に成形する成形部５と、成形部５にて成形されたシャリ玉１１を載置する載置部６とを具備してなるものである。
【００１７】
また、寿司ロボット１の前面上方位置には、操作パネル１４が設けられており、この操作パネル１４にて、シャリ玉１１のシャリ量（米飯量）や成形個数、シャリ質（シャリ１０の硬さなどの品質）、優先モード（形状優先、生産優先）などを所定の設定ボタンより設定したり、シャリ玉１１の硬さ度合いや形状度合いなどを品質調整ボタンより調整したりできる他、電源の入切や運転駆動の開始や停止等の操作が行われる。
【００１８】
搬出部２は、ホッパ２０とフィーダ２１とを有し、ホッパ２０内に投入されたシャリ１０をフィーダ２１にてほぐしながら下方の送出部３へと搬出する。
【００１９】
図１及び図２を参照して、送出部３は、搬出部２の下方位置に配設されており、大径の一対の上段圧縮ローラ部材３０と、小径の一対の下段圧縮ローラ部材３１とを上下に有し、上段圧縮ローラ部材３０及び下段圧縮ローラ部材３１を正回転（対向する方向に内回り）させて搬出部２より搬出されたシャリ１０を圧縮しながら棒状に成形して下方へと送出する。
【００２０】
上段圧縮ローラ部材３０は、水平回転軸（図２では紙面垂直方向）を中心に相反する方向に正回転（本実施形態では対向する方向に内回り）する一対のローラ状の部材として構成され、所定間隔をもって互いに対向的に配置されている。上段圧縮ローラ部材３０の外周面には、所定ピッチで刻設された凹凸部３０ａが形成されており、凹凸部３０ａにてシャリ１０の圧縮と送出を円滑に行うことができるように構成されている。また、上段圧縮ローラ部材３０の前後の両端面には、上段圧縮ローラ部材３０の外周面よりも外方へ張り出した外周ツバ部３０ｃが形成されており、これら前後の外周ツバ部３０ｃによってもシャリ１０の送出を円滑に行うことができるように構成されている。
【００２１】
下段圧縮ローラ部材３１は、水平回転軸（図２では紙面垂直方向）を中心に相反する方向に正回転（本実施形態では対向する方向に内回り）する一対のローラ状の部材として構成され、上述した上段圧縮ローラ部材３０よりも短い間隔をもって互いに対向的に配置されている。このように送出部３は、下流に向けて上段圧縮ローラ部材３０から下段圧縮ローラ部材３１へとその間隔が狭められており、シャリ１０の密度を徐々に均一にすることができるように構成されている。また、下段圧縮ローラ部材３１の外周面には、上段圧縮ローラ部材３０と同様に所定ピッチで刻設された凹凸部３１ａが形成されており、凹凸部３１ａにてシャリ１０の圧縮と送出を円滑に行うことができるように構成されている。また、下段圧縮ローラ部材３１の前後の両端面には、下段圧縮ローラ部材３１の外周面よりも外方へ張り出した外周ツバ部３１ｃが形成されており、これら前後の外周ツバ部３１ｃによってもシャリ１０の送出を円滑に行うことができるように構成されている。
なお、上段圧縮ローラ部材３０及び下段圧縮ローラ部材３１は、駆動モータ等の駆動装置８３Ａ（図６参照）を介して所定の動作がなされるように構成されている。
【００２２】
切断部４は、送出部３の下方位置に配設されており、相反する方向に水平移動する一対の平面視矩形状のカッター部材４０を有し、一対のカッター部材４０は、所定間隔をもって互いに対向的に配置されている。カッター部材４０の対向する先端部には、上方に向けて凸状に湾曲した切刃４１が形成されており、この先端部の下面に一対でシャリ玉１１の上部形状となる凹状の上部成形枠４２ａがカッター部材４０のそれぞれに形成されている。切断部４では、カッター部材４０が水平移動されることで、切刃４１の先端を当接させて棒状のシャリ１０を切断する閉止状態Ｐ１と、切刃４１が反対方向に移動されて切刃４１の離間を介して棒状のシャリ１０を成形部５へと送る開放状態Ｐ２とに切り換えられる（図４及び図５参照）。
なお、カッター部材４０は、駆動モータ等の駆動装置８４Ａ（図６参照）を介して所定の動作がなされるように構成されている。
【００２３】
成形部５は、切断部４の下方位置に配設されており、水平回転軸（図２では紙面垂直方向）を中心に相反する方向に正回転（本実施形態では対向する方向に内回り）及び逆回転（本実施形態では対向する方向に外回り）する一対の成形ローラ部材５１を有し、一対の成形ローラ部材５１は、所定間隔をもって互いに対向的に配置されている。成形ローラ部材５１の外周面には、周面より径方向に突設された平板状の係止片５３が形成されており、係止片５３にて一対のカッター部材４０（切刃４１）の離間を介して送られた棒状のシャリ１０、及び一対のカッター部材４０にて切断されたシャリ１０が係止可能とされている。また、成形部５では、成形ローラ部材５１が正逆回転されることで係止片５３を近接させて一対のカッター部材４０にて切断されたシャリ１０を係止する閉止状態Ｐ３と、係止片５３を下方に向けてシャリ玉１１を排出する開放状態Ｐ４とに切り換えられる（図４及び図５参照）。
【００２４】
図２及び図３に示すように、成形ローラ部材５１の外周面であって、係止片５３よりも上方、すなわちカッター部材４０を臨む側の外周面に、所定ピッチで刻設された凹凸部５１ｂが形成されており、凹凸部５１ｂにてシャリ１０の送出を円滑に行うことができるように構成されている（なお、本実施形態では係止片５３の下側の外周面にも凹凸部５１ｂが形成されている。）。また、成形ローラ部材５１の前後の両端面には、成形ローラ部材５１の外周面よりも外方へ張り出した外周ツバ部５１ｃが形成されており、これら前後の外周ツバ部５１ｃによってもシャリ１０の送出を円滑に行うことができるように構成されている。
【００２５】
また、成形ローラ部材５１は、少なくとも係止片５３の上面、すなわち成形ローラ部材５１が閉止状態Ｐ３のときの上方側の側面に、一対でシャリ玉１１の下部形状となる凹状の下部成形枠５３ａが一対の成形ローラ部材５１のそれぞれに形成されている（なお、本実施形態では係止片５３の上下面に下部成形枠５３ａが形成されている。）。この下部成形枠５３ａの前後端面には、凸形状部５３ｂが形成されている。これにより、成形ローラ部材５１が閉止状態Ｐ３のとき、一対の下部成形枠５３ａ及び凸形状部５３ｂによりシャリ玉１１の下部形状を綺麗な船形に成形することができる。また、成形ローラ部材５１の外周面であって、成形ローラ部材５１が閉止状態Ｐ３のときの係止片５３よりも上方の外周面（凹凸部５１ｂから周方向に隣接して形成される外周面）に、シャリ玉１１に当接して側面形状を整える湾曲面としての側部成形面５１ａが形成されており、成形ローラ部材５１の正回転に伴ってシャリ玉１１の側面に当接することでシャリ玉１１の成形と排出を円滑に行うことができるように構成されている。
なお、成形ローラ部材５１は、駆動モータ等の駆動装置８５Ａ（図６参照）を介して所定の動作がなされるように構成されている。
【００２６】
載置部６は、成形部５の下方位置に配設されており、所定の回転角にて一定方向に間欠的に回転可能な平面視円形状のターンテーブル６０を有し、ターンテーブル６０は、成形部５より排出されたシャリ玉１１が載置されると所定の回転角だけ回転されることで周方向に沿って複数のシャリ玉１１が所定間隔を空けて載置可能とされている。
なお、ターンテーブル６０は、駆動モータ等の駆動装置８６Ａ（図６参照）を介して所定の動作がなされるように構成されている。
【００２７】
次に、図４及び図５を参照しながら、寿司ロボット１１の動作について、以下に詳述する。
寿司ロボット１が待機状態のときは、切刃４１の先端が当接された閉止状態Ｐ１で一対のカッター部材４０が停止され、切刃４１の上面にて送出部３からの棒状のシャリ１０が係止されるとともに、係止片５３が近接された閉止状態Ｐ３で一対の成形ローラ部材５１が停止されている（図４（ａ））。なお、本実施形態では、かかる状態の一対の成形ローラ部材５１は、係止片５３の先端が当接されて略水平となる状態で停止されている。
【００２８】
寿司ロボット１の運転（成形）が開始されると、まず、一対のカッター部材４０が水平移動されて開放状態Ｐ２へと切り換えられ、送出部３の下段圧縮ローラ部材３１にて棒状のシャリ１０が切刃４１の離間を介して一対のカッター部材４０の下方へと送られる（図４（ｂ））。
【００２９】
一定量のシャリ１０が一対のカッター部材４０の下方へと送られると、再び一対のカッター部材４０が水平移動されて閉止状態Ｐ１へと切り換えられ、切刃４１の先端にてシャリ１０が切断されるとともに、これと連動して、一対の成形ローラ部材５１が正回転されることで係止片５３が下動し僅かに下方に向けられることにより截断されたシャリ１０が円滑に受け止められる（図４（ｃ））。
【００３０】
次いで、閉止状態Ｐ１で一対のカッター部材４０が停止されたままで、一対の成形ローラ部材５１が逆回転されることで係止片５３が上動し切刃４１の下面にシャリ１０が押圧されて、シャリ玉１１が圧縮成形される（図５（ａ））。かかる工程において、上部成形枠４２ａの形状に沿ってシャリ１０の上部の形状が整えられるとともに、係止片５３の先端、下部成形枠５３ａ及び凸形状部５３ｂの形状に沿ってシャリ１０の下面及び下部の形状が整えられることで、所定形状のシャリ玉１１が成形される。
【００３１】
そして、上述したシャリ玉１１の圧縮成形が終了すると、一対の成形ローラ部材５１が正回転されて開放状態Ｐ４へと切り換えられることで、シャリ玉１１が側部成形面５１ａに当接して側面形状が整えられながら下方へと排出され（図５（ｂ））、やがて、シャリ玉１１の排出が終了すると、再び一対の成形ローラ部材５１が逆回転されて閉止状態Ｐ３へと切り換えられる（図５（ｃ））。
【００３２】
このようにして、本実施形態の寿司ロボット１は、送出部３、切断部４及び成形部５が協働し、一対のカッター部材４０及び一対の成形ローラ部材５１が連続して動作されることで、所定のシャリ量で所定の硬さ及び形状を有するシャリ玉１１を連続して得ることができる。
【００３３】
また、本実施形態の寿司ロボット１では、例えば、送出部３によるシャリ１０の送出量とともに、一対のカッター部材４０の切断タイミングや閉止状態Ｐ３における一対の成形ローラ部材５１の正逆方向の回転量（回転位置）を変更することで、シャリ玉１１のシャリ量を容易に変更することができ、形状の異なる別の部材等に交換する必要がなく、利用者の利便性や作業性を改善できる。
【００３４】
特に、成形部５は、一対のカッター部材４０の切刃４１が当接する際に、一対の成形ローラ部材５１を正回転させて、係止片５３を下動させながら截断されたシャリ１０を受け止めるように動作させることで、一対のカッター部材４０による截断時にシャリ１０にかかる圧力を低減することができ、続く圧縮成形において、一対のカッター部材４０の切刃４１が当接した状態で、一対の成形ローラ部材５１を逆回転させて、係止片５３を上動させながら切刃４１にシャリ１０を押圧するように動作させることで、例えば、一対の成形ローラ部材５１の正逆方向の回転量（回転位置）、回転動作、又は回転速度等を変更するだけで、シャリ玉１１の圧縮量（シャリ高さや握り強さ）や圧縮方法（握り方）の調整が容易となり、シャリ玉１１の品質をより向上することができる。
【００３５】
次に、寿司ロボット１の制御について説明する。
図６に示すように、この寿司ロボット１は、前記の搬送部２、送出部３、切断部４、成形部５のそれぞれの動作を制御する制御部７を備える。制御部７は、ファジー推論部７１と、二ユーロ部７２と、演算処理部７３、司令部８とを備える。
【００３６】
図７に示すように、ファジー推論部７１は、シャリ１０からシャリ玉１１を製造する一連の米飯成形工程の各工程に対応して、シャリ質及びシャリ玉１１のシャリ量を指標としてシャリ玉１１の硬さと形状を決定する複数の制御要素をファジー推論により演算して導き出すものである。ここで、シャリ質とは、シャリ１０の硬さ、粘り、密度、温度などであるが、本実施形態では、シャリ１０の硬さとする。シャリ量は、送出部３による棒状のシャリ１０の送出量と切断部４によるシャリ１０の切断タイミングによって設定される。
【００３７】
制御要素として、例えば、シャリ密度、成形角度、成形速度などが挙げられるが、これらに限るものではない。シャリ密度は、主にシャリ玉１１の硬さに影響を及ぼす要素であり、切断部４における一対のカッター部材４０を閉じた状態のときの送出部３における上段圧縮ローラ部材３０及び下段圧縮ローラ部材３１の正回転の動作量などによって主に調整される。成形角度は、主にシャリ玉１１の形状に影響を及ぼす要素であり、成形部５における成形ローラ部材５１の係止片５３の上動位置であり、成形ローラ部材５１の逆回転の動作量によって調整される。成形速度は、主にシャリ玉１１の形状に影響を及ぼす要素であり、成形部５における成形ローラ部材５１の側部成形面５１ａをシャリ玉１１に当接させている状態のときの成形ローラ部材５１の正回転の動作速度によって調整される。
【００３８】
また、この寿司ロボット１は、例えば、操作パネル１４に設けられる優先モードボタンにて、使用者は、この優先モードボタンの押し操作により、シャリ玉１１の形状を良くする形状優先モードとするのか、シャリ玉１１の生産量を多くする生産優先モードとするのかを使用者が選択することができる。従って、このファジー推論部７１は、成形速度については、後述のとおり、形状優先モードと生産優先モードの各別に対応したメンバーシップ関数及びファジールールを有している。
【００３９】
ファジー推論部７１は、複数の制御要素のそれぞれに対応したファジールールが設定されており、各ファジールールの前件部にはシャリ質及びシャリ玉１１のシャリ量が設定され、後件部には制御要素として、例えば、シャリ密度、成形速度、成形角度などが設定される。
【００４０】
前件部におけるシャリ質、シャリ玉１１のシャリ量のそれぞれのメンバーシップ関数の一例として、例えば、図８（ａ）（ｂ）に示すように表現される。
図８（ａ）を参照して、シャリ玉１１のシャリ量のメンバーシップ関数は、シャリ量が少ないとする集合では、シャリ量１５ｇ以下で適合度（グレード値）を１、シャリ量２２ｇ以上で適合度（グレード値）を０とし、シャリ量が多いとする集合では、シャリ量２２ｇ以上で適合度（グレード値）を１、シャリ量１５ｇで適合度（グレード値）を０とする。
図８（ｂ）を参照して、シャリ質のメンバーシップ関数は、シャリ質が柔らかいとする集合では、硬さ度合い−２以下で適合度（グレード値）を１、硬さ度合い＋２以上で適合度（グレード値）を０とし、シャリ質が硬いとする集合では、硬さ度合い＋２以上で適合度（グレード値）を１、硬さ度合い−２以下で適合度（グレード値）を０とする。
【００４１】
一方、後件部におけるシャリ密度、成形速度、成形角度のそれぞれのメンバーシップ関数の一例として、例えば、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように表現される。
図９（ａ）を参照して、シャリ密度のメンバーシップ関数は、命題を「保持する」→「高くする」→「少し高くする」→「とても高くする」の順に、それぞれの密度レベルとして中心の変数が０、１、２、３と順に大きくなるように作成される。
図９（ｂ）を参照して、形状優先モードのときの成形速度のメンバーシップ関数は、命題を「保持する」→「もう少し遅くする」→「少し遅くする」→「遅くする」の順に、それぞれの速度レベルとして中心の変数が０、−１、−２、−３と順に小さくなるように作成される。
図９（ｃ）を参照して、生産優先モードのときの成形速度のメンバーシップ関数は、命題を「保持する」→「もう少し速くする」→「速くする」の順に、それぞれの速度レベルとして中心の変数が０、＋１、＋２と順に大きくなるように作成される。
図９（ｄ）を参照して、成形角度のメンバーシップ関数は、命題を「保持する」→「少し高くする」→「高くする」の順に、それぞれの角度レベルとして中心の変数が０、＋１、＋２と順に大きくなるように作成される。
【００４２】
以上の前件部（図８）を後件部（図９）のそれぞれに適用するための各ファジールールの設定例として、例えば、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように設定される。そして、ファジー推論部７１では、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示したそれぞれのファジールールにおいて、そのファジールールに従ってシャリ質及びシャリ玉１１のシャリ量から前件部が一致するときの後件部の推論結果をすべてのルール１〜４について求め、得られたそれぞれの推論結果を和集合して総合的な推論結果を得る。次いで、この総合的な推論結果を重心法又は菅野の方法等により脱ファジー化を行い、最終の演算結果を得る。各ファジールールに対応してここで得られた最終の演算結果は、本実施形態では、シャリ玉１１の硬さ及び形状を決定する装置部分、すなわち、送出部３、切断部４及び成形部５の各動作を制御するための制御要素として、シャリ密度、成形速度（形状優先モード）、成形速度（生産優先モード）、成形角度についての標準値に対する可変レベル（調整値）となる。
【００４３】
なお、各制御要素は、図９の後件部メンバーシップ関数に示すとおり、以下の範囲で可変されるが、これに示す範囲に限らず、実験等を通じて任意に設定することができる。
シャリ密度は、密度レベルとして、標準値「０」とし最低「−１」から最高「＋４」の範囲で可変できるようにしている。
成形速度（形状優先）は、速度レベルとして、標準値「０」とし最低「−４」から最高「＋１」の範囲で可変できるようにしている。
成形速度（生産優先）は、速度レベルとして、標準値「０」とし最低「−１」から最高「＋３」の範囲で可変できるようにしている。
成形角度は、角度レベルとして、標準値「０」とし最低「−１」から最高「＋３」の範囲で可変できるようにしている。
なお、以上のような標準値は、制御部７において予め設定されている。
【００４４】
図６を参照して、演算処理部７３は、ファジー推論部７１からの各制御要素の出力値（可変レベル）に基づいて、送出部３、切断部４及び成形部５に対してそれぞれの動作を制御するための制御値を演算し、この制御値を司令部８へ出力する。司令部８は、演算処理部７３からの制御値に基づいて、各駆動装置８３Ａ，８４Ａ，８５Ａ，８６Ａ等へ動作制御の制御信号が出力され、各部に所定の動作を実行させる。
【００４５】
図１１及び図１２には、ファジー推論部７１での演算結果の一例として、制御要素が成形速度（形状優先モード）の場合のものを抜粋して示す。同図１１（ａ）〜（ｃ）は、成形速度（形状優先モード）として、シャリ量が１６ｇ、１８ｇ、２０ｇのそれぞれの場合におけるシャリ質の変化（シャリ硬さ度合い−２〜＋２）に対する演算結果（適合度）であり、同図１２（ａ）〜（ｃ）は、成形速度（形状優先モード）として、シャリ質としてのシャリ１０の硬さ度合いが−１、０、＋１のそれぞれの場合におけるシャリ量の変化（１５ｇ〜２２ｇ）に対する演算結果（適合度）である。
【００４６】
例えば、図１１（ａ）に示すように、使用者により、形状優先モードが選択されているとき、シャリ量が少なく（１６ｇ）、シャリ質としてシャリ硬さ度合いが柔らかい（−２）、とする場合、ファジー推論部７１にて、成形ローラ部材５１の成形速度（形状優先モード）を遅くする（速度レベル−２．７）という演算結果（制御要素）が得られる。この場合、成形速度を標準値（速度レベルが０）より−２．７（可変レベル）下げた速度とされる。そして、演算処理部７３は、ファジー推論部７１からの前記制御要素に基づいて、成形部５における成形ローラ部材５１の側部成形面５１ａをシャリ玉１１に当接させている状態のときの成形ローラ部材５１の正回転の動作速度は、速度レベル−２．７の指示に従って標準速度（速度レベル０）より遅くなるような制御値が演算処理される。司令部８は、成形部５の駆動装置８５Ａに対しては、演算処理部７３からの前記制御値に基づく制御信号が出力される。その結果、形状優先モードの選択時、シャリ量が少なくシャリ硬さ度合いが柔らかい場合でも、得られるシャリ玉１１の形状が整った綺麗な形の仕上がりにすることができる。なお、ここでは成形速度について説明したが、成形角度、シャリ密度も同様にファジー推論部７１によりファジー推論演算され、演算処理部７３及び司令部８により成形速度とともに成形角度、シャリ密度も同時に設定され制御される。
【００４７】
ニューロ部７２は、製造されたシャリ玉１１の調整用として使用者が入力したシャリ玉１１の品質（例えば、シャリ玉１１の硬さ度合い、シャリ玉１１の形状度合いなど）に基づいて誤差伝播学習モデルのニューラルネットワークにより前記ファジー推論で導き出した各制御要素を補正して出力するものである。このニューロ部７２は、例えば、図１３に示すように、入力層、中間層、出力層を持つ多層構造をなす階層型ネットワークとして構成され、出力層からの出力と教師信号との誤差が最小となるように出力層から入力層に向かってネットワークの各層間のシナプス荷重を修正する誤差逆伝播法により学習が行われる。本実施形態では、教師信号として使用者が入力したシャリ玉１１の品質についての信号が与えられる。すなわち、この寿司ロボット１では、ファジー推論演算結果に基づいて製造されたシャリ玉１１が使用者の希望品質と合致しない場合、使用者にて補正入力を可能とするものであり、このときの補正がニューロ部７２によって行われる。
【００４８】
例えば、操作パネル１４に設けられたシャリ玉１１の品質調整ボタンで使用者がシャリ玉１１の硬さを「硬め」又は「軟らかめ」などのボタンを押し操作することにより、ニューロ部７２にてシャリ玉１１の硬さ度合いを「硬め」又は「軟らかめ」と変更するための補正信号が出力され、この場合、ファジー推論部７１から出力されるシャリ密度が現在の密度レベルより、例えば、一段階高くする（現在より＋１、「硬め」ボタン操作時）、又は低くする（現在より−１、「軟らかめ」ボタン操作時）ように補正される。これにより、使用者の希望するシャリ玉１１が簡単に得られるようになる。
【００４９】
以上より、実施形態の寿司ロボット１によれば、装置の機械制御について、具体的数値ではなく、例えば、使用者が感覚的、抽象的に判断した米飯の質や米飯量などの入力をファジー推論及びニューロ理論にて演算処理して最適値を導き出して適切な機械制御の各種設定を自動的に行うことができる。なお、使用者のみならず製造者側が機械制御の各種設定を行うようにしてもよい。例えば、ファジー推論を使用することにより、もっと硬く、少し硬く、少し柔らかく、もっと柔らかくなどのような、より人間の感覚に近い入力でもって簡易に且つ適切な機械制御の各種設定が可能になり、使用者の希望に沿った品質のシャリ玉１１を簡単に製造することが可能になる。
【００５０】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能であり、例えば、本発明は、以上の寿司ロボット１に限らず、おむすび成形装置、海苔巻き成形装置などの各種の米飯成形装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１  寿司ロボット（米飯成形装置）
２  搬出部
３  送出部
４  切断部
５  成形部
６  載置部
７  制御部
８  司令部
１０  シャリ（米飯）
１１  シャリ玉（米飯成形体）
１４  操作パネル
２０  ホッパ
２１  フィーダ
３０  上段圧縮ローラ部材
３０ａ  凹凸部
３０ｃ  外周ツバ部
３１  下段圧縮ローラ部材
３１ａ  凹凸部
３１ｃ  外周ツバ部
４０  カッター部材
４１  切刃
４２ａ  上部成形枠
５１  成形ローラ部材
５１ａ  側部成形面
５１ｂ  凹凸部
５１ｃ  外周ツバ部
５３  係止片
５３ａ  下部成形枠
５３ｂ  凸形状部
６０  ターンテーブル
７１  ファジー推論部
７２  ニューロ部
７３  演算処理部
【図１】
2017143741.tif 000003
【図２】
2017143741.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2017143741.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月13日(2017.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送出部により米飯を圧縮する工程、切断部により圧縮された米飯を一定量に切断する工程、成形部により一定量に切断された米飯を所定形状の米飯成形体に成形する工程を実行する米飯成形装置に対して、米飯から米飯成形体を製造する一連の米飯成形工程の前記各工程に対応して、前記米飯の質及び前記米飯成形体の米飯量を指標として前記米飯成形体の硬さ及び／又は前記米飯成形体の形状を決定する複数の制御要素をファジー推論により演算して導き出し、当該ファジー推論で導き出した各制御要素に基づいて、前記送出部、前記切断部及び前記成形部のそれぞれの動作を制御する構成とし、
前記ファジー推論では、前記各制御要素となる米飯密度、成形角度及び成形速度の各標準値に対する可変レベルとして、前記米飯の硬さ度合いと前記米飯量の変化に対する適合度を求める米飯成形装置の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の米飯成形装置の制御方法において、
調整用に入力された米飯成形体の品質に基づいて誤差伝播学習モデルのニューラルネットワークにより前記ファジー推論から出力される各制御要素を補正する米飯成形装置の制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の米飯成形装置の制御方法において、
前記ファジー推論は、前記成形部の成形速度に対応するファジールールとして米飯成形体の形状品質を良くする形状優先モード用と米飯成形体の生産量を多くする生産優先モード用との各別に有し、選択された前記優先モードのファジールールを適用して前記成形部の成形速度についての制御要素をファジー推論演算して導き出す米飯成形装置の制御方法。
【請求項４】
貯留した米飯を下流へと搬出する搬出部と、前記搬出部から搬出された米飯を棒状に圧縮しながら下流へと送出する送出部と、前記送出部から送出された棒状の米飯を一定量に切断する切刃が形成される一対のカッター部材を有する切断部と、前記切断部で一定量に切断された米飯を所定形状の米飯成形体に成形する成形部と、前記各部の動作を制御する制御部とを備え、
前記成形部は、周面に前記一対のカッター部材にて切断された米飯を係止する係止片が形成される一対の成形ローラ部材を有し、当該一対の成形ローラ部材が前記一対のカッター部材の下流位置に相対向して正逆回転可能に配置され、前記一対のカッター部材の切刃が当接する際に前記一対の成形ローラ部材を正回転させて前記係止片を下動させながら切断された米飯を受け止める状態と、前記一対のカッター部材の切刃が当接した状態で前記一対の成形ローラ部材を逆回転させて前記係止片を上動させながら前記切刃に米飯を押圧する状態と、前記一対の成形ローラ部材を正回転させながら当該一対の成形ローラ部材の外周面に形成する側部成形面を米飯の側面に当接する状態とに変化可能に構成されており、
前記制御部は、
米飯から米飯成形体を製造する一連の米飯成形工程の各工程に対応して、前記米飯の質及び前記米飯成形体の米飯量を指標として前記米飯成形体の硬さ及び／又は前記米飯成形体の形状を決定する複数の制御要素をファジー推論により演算して導き出し、また、前記成形部の成形速度に対応するファジールールとして米飯成形体の形状品質を良くする形状優先モード用と米飯成形体の生産量を多くする生産優先モード用との各別に有し、選択された前記優先モードのファジールールを適用して前記成形部の成形速度についての制御要素をファジー推論演算して導き出す構成を有するファジー推論部と、
調整用に入力された米飯成形体の品質に基づいて誤差伝播学習モデルのニューラルネットワークにより前記ファジー推論部から出力される各制御要素を補正するニューロ部と、
前記ファジー推論部で導き出された各制御要素又は前記ニューロ部で補正された前記各制御要素に基づいて、前記送出部、前記切断部及び前記成形部のそれぞれの動作を制御するための制御値を演算する演算処理部と
を備え、
前記ファジー推論では、前記各制御要素となる米飯密度、成形角度及び成形速度の各標準値に対する可変レベルとして、前記米飯の硬さ度合いと前記米飯量の変化に対する適合度を求める構成とする米飯成形装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る米飯成形装置の制御方法は、
送出部により米飯を圧縮する工程、切断部により圧縮された米飯を一定量に切断する工程、成形部により一定量に切断された米飯を所定形状の米飯成形体に成形する工程を実行する米飯成形装置に対して、米飯から米飯成形体を製造する一連の米飯成形工程の前記各工程に対応して、前記米飯の質及び前記米飯成形体の米飯量を指標として前記米飯成形体の硬さ及び／又は前記米飯成形体の形状を決定する複数の制御要素をファジー推論により演算して導き出し、当該ファジー推論で導き出した各制御要素に基づいて、前記送出部、前記切断部及び前記成形部のそれぞれの動作を制御する構成とし、
前記ファジー推論では、前記各制御要素となる米飯密度、成形角度及び成形速度の各標準値に対する可変レベルとして、前記米飯の硬さ度合いと前記米飯量の変化に対する適合度を求めるものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明に係る米飯成形装置は、
貯留した米飯を下流へと搬出する搬出部と、前記搬出部から搬出された米飯を棒状に圧縮しながら下流へと送出する送出部と、前記送出部から送出された棒状の米飯を一定量に切断する切刃が形成される一対のカッター部材を有する切断部と、前記切断部で一定量に切断された米飯を所定形状の米飯成形体に成形する成形部と、前記各部の動作を制御する制御部とを備え、
前記成形部は、周面に前記一対のカッター部材にて切断された米飯を係止する係止片が形成される一対の成形ローラ部材を有し、当該一対の成形ローラ部材が前記一対のカッター部材の下流位置に相対向して正逆回転可能に配置され、前記一対のカッター部材の切刃が当接する際に前記一対の成形ローラ部材を正回転させて前記係止片を下動させながら切断された米飯を受け止める状態と、前記一対のカッター部材の切刃が当接した状態で前記一対の成形ローラ部材を逆回転させて前記係止片を上動させながら前記切刃に米飯を押圧する状態と、前記一対の成形ローラ部材を正回転させながら当該一対の成形ローラ部材の外周面に形成する側部成形面を米飯の側面に当接する状態とに変化可能に構成されており、
前記制御部は、
米飯から米飯成形体を製造する一連の米飯成形工程の各工程に対応して、前記米飯の質及び前記米飯成形体の米飯量を指標として前記米飯成形体の硬さ及び／又は前記米飯成形体の形状を決定する複数の制御要素をファジー推論により演算して導き出し、また、前記成形部の成形速度に対応するファジールールとして米飯成形体の形状品質を良くする形状優先モード用と米飯成形体の生産量を多くする生産優先モード用との各別に有し、選択された前記優先モードのファジールールを適用して前記成形部の成形速度についての制御要素をファジー推論演算して導き出す構成を有するファジー推論部と、
調整用に入力された米飯成形体の品質に基づいて誤差伝播学習モデルのニューラルネットワークにより前記ファジー推論部から出力される各制御要素を補正するニューロ部と、
前記ファジー推論部で導き出された各制御要素又は前記ニューロ部で補正された前記各制御要素に基づいて、前記送出部、前記切断部及び前記成形部のそれぞれの動作を制御するための制御値を演算する演算処理部と
を備え、
前記ファジー推論では、前記各制御要素となる米飯密度、成形角度及び成形速度の各標準値に対する可変レベルとして、前記米飯の硬さ度合いと前記米飯量の変化に対する適合度を求める構成とするものである。