(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンド本体と、
前記ハンド本体から同一方向に突出する複数の指部と、
前記ハンド本体において前記複数の指部を互いに近接又は離間させる把持用モータと、
前記ハンド本体に接続され、前記ハンド本体の位置及び姿勢を変更する多関節のロボットアームと、を有する食品箱詰め装置と、
前記食品箱詰め装置を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
箱詰め対象の食品を把持可能な位置に前記複数の指部を配置するように前記ロボットアームを制御し、当該食品を把持するまで前記複数の指部を互いに近接させるように前記把持用モータを制御するピック制御部と、
前記箱詰め対象の食品を把持した前記複数の指部を箱内に進入させて当該食品を当該箱内に配置するように前記ロボットアームを制御し、当該食品を解放するまで前記複数の指部を互いに離間させるように前記把持用モータを制御するプレース制御部と、
前記複数の指部が前記食品を把持する際に、予め設定された力目標値に従って前記把持用モータを力制御する把持力制御部と、を有し、
それぞれの前記指部は、前記ハンド本体から突出する第一突出部と、前記第一突出部の端部に設けられ、前記第一突出部の突出方向に対して一方側に曲がった方向に更に突出する第二突出部と、前記第二突出部の端部に設けられた指先部とを有し、
前記プレース制御部は、前記箱内の最外周の位置に前記食品を配置する際に、前記第一突出部に対する前記第二突出部の突出方向を当該箱の外周側に向けるように前記ロボットアームを制御する、食品箱詰めシステム。
【請求項２】
それぞれの前記指部の前記指先部は、前記第二突出部の突出方向に対して前記ハンド本体の逆側に曲がった方向に更に突出している、請求項１記載の食品箱詰めシステム。
【請求項３】
前記第一突出部と前記第二突出部との交部は、前記第二突出部と前記指先部との交部よりも緩やかな曲率で湾曲している、請求項２記載の食品箱詰めシステム。
【請求項４】
前記プレース制御部は、前記箱内に配置された複数の前記食品に囲まれた位置に新たな前記食品を配置する際に、当該位置を囲む周方向において当該複数の食品同士の間にそれぞれの前記指先部を配置するように前記ロボットアームを制御する、請求項１〜３のいずれか一項記載の食品箱詰めシステム。
【請求項５】
前記把持用モータは、減速機を介さずに前記ハンド本体に接続されている、請求項１〜４のいずれか一項記載の食品箱詰めシステム。
【請求項６】
前記ロボットアームが前記複数の指部を配置可能な領域を通る搬送経路に沿って食品を搬送するコンベヤを更に備え、
前記ピック制御部は、前記搬送経路にある前記食品を前記箱詰め対象とし、当該食品を把持可能な位置に前記複数の指部を配置するようにロボットアームを制御し、当該食品を把持するまで前記複数の指部を互いに近接させるように前記把持用モータを制御する、請求項１〜５のいずれか一項記載の食品箱詰めシステム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記搬送経路にある複数の前記食品のデータに基づいて、予め設定された選択条件を満たす前記食品を当該複数の食品から選択する選択部を更に有し、
前記ピック制御部は、前記選択部により選択された前記食品を前記箱詰め対象とする、請求項６記載の食品箱詰めシステム。
【請求項８】
複数の前記食品箱詰め装置と、
前記複数の食品箱詰め装置をそれぞれ制御する複数の前記コントローラとを備え、
前記複数のコントローラは互いに選択条件の異なる複数の前記コントローラを含む、請求項７記載の食品箱詰めシステム。
【請求項９】
前記コンベヤは、前記搬送経路に沿って並び、それぞれ前記食品を支持する複数のステージを有し、
前記ステージは、前記搬送経路に設置される基部と、前記基部上に設置されて前記食品を支持する受皿部と、前記基部に対して前記受皿部が少なくとも水平方向に可動となるように、前記基部及び前記受皿部の間に介在する可動機構とを含む、請求項６〜８のいずれか一項記載の食品箱詰めシステム。
【請求項１０】
前記可動機構は、前記基部の上面に設けられた凹状の支持曲面と、前記受皿部の下部に設けられ前記支持曲面に接する滑動部とを含む、請求項９記載の食品箱詰めシステム。
【請求項１１】
ハンド本体と、
前記ハンド本体から同一方向に突出する複数の指部と、
前記ハンド本体において前記複数の指部を互いに近接又は離間させる把持用モータと、
前記ハンド本体に接続され、前記ハンド本体の位置及び姿勢を変更する多関節のロボットアームと、を有する食品箱詰め装置と、
前記ロボットアームが前記複数の指部を配置可能な領域を通る搬送経路に沿って食品を搬送するコンベヤと、
前記食品箱詰め装置を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
箱詰め対象の食品を把持可能な位置に前記複数の指部を配置するように前記ロボットアームを制御し、当該食品を把持するまで前記複数の指部を互いに近接させるように前記把持用モータを制御するピック制御部と、
前記箱詰め対象の食品を把持した前記複数の指部を箱内に進入させて当該食品を当該箱内に配置するように前記ロボットアームを制御し、当該食品を解放するまで前記複数の指部を互いに離間させるように前記把持用モータを制御するプレース制御部と、
前記複数の指部が前記食品を把持する際に、予め設定された力目標値に従って前記把持用モータを力制御する把持力制御部と、を有し、
前記ピック制御部は、前記搬送経路にある前記食品を前記箱詰め対象とし、当該食品を把持可能な位置に前記複数の指部を配置するようにロボットアームを制御し、当該食品を把持するまで前記複数の指部を互いに近接させるように前記把持用モータを制御し、
前記コンベヤは、前記搬送経路に沿って並び、それぞれ前記食品を支持する複数のステージを有し、
前記ステージは、前記搬送経路に設置される基部と、前記基部上に設置されて前記食品を支持する受皿部と、前記基部に対して前記受皿部が少なくとも水平方向に可動となるように、前記基部及び前記受皿部の間に介在する可動機構とを含み、
前記可動機構は、前記基部の上面に設けられた凹状の支持曲面と、前記受皿部の下部に設けられ前記支持曲面に接する滑動部とを含む、食品箱詰めシステム。
【請求項１２】
ハンド本体と、
前記ハンド本体から同一方向に突出する複数の指部と、
前記ハンド本体において前記複数の指部を互いに近接又は離間させる把持用モータと、
前記ハンド本体に接続され、前記ハンド本体の位置及び姿勢を変更する多関節のロボットアームと、を有する食品箱詰め装置と、
前記食品箱詰め装置を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
箱詰め対象の食品を把持可能な位置に前記複数の指部を配置するように前記ロボットアームを制御し、当該食品を把持するまで前記複数の指部を互いに近接させるように前記把持用モータを制御するピック制御部と、
前記箱詰め対象の食品を把持した前記複数の指部を箱内に進入させて当該食品を当該箱内に配置するように前記ロボットアームを制御し、当該食品を解放するまで前記複数の指部を互いに離間させるように前記把持用モータを制御するプレース制御部と、
前記複数の指部が前記食品を把持する際に、予め設定された力目標値に従って前記把持用モータを力制御する把持力制御部と、を有し、
それぞれの前記指部は、前記ハンド本体から突出する第一突出部と、前記第一突出部の端部に設けられ、前記第一突出部の突出方向に対して一方側に曲がった方向に更に突出する第二突出部と、前記第二突出部の端部に設けられた指先部とを有し、
前記プレース制御部は、前記箱内に配置された複数の前記食品に囲まれた位置に新たな前記食品を配置する際に、当該位置を囲む周方向において当該複数の食品同士の間にそれぞれの前記指先部を配置するように前記ロボットアームを制御する、食品箱詰めシステム。
【請求項１３】
ハンド本体と、前記ハンド本体から同一方向に突出する複数の指部と、前記ハンド本体において前記複数の指部を互いに近接又は離間させる把持用モータと、前記ハンド本体に接続され、前記ハンド本体の位置及び姿勢を変更する多関節のロボットアームと、を用い、箱詰め対象の食品を把持可能な位置に前記複数の指部を配置するように前記ロボットアームを制御し、当該食品を把持するまで前記複数の指部を互いに近接させるように前記把持用モータを制御することと、
前記箱詰め対象の食品を把持した前記複数の指部を箱内に進入させて当該食品を当該箱内に配置するように前記ロボットアームを制御し、当該食品を解放するまで前記複数の指部を互いに離間させるように前記把持用モータを制御することと、
前記複数の指部が前記食品を把持する際に、予め設定された力目標値に従って前記把持用モータを力制御することと、を含み、
それぞれの前記指部は、前記ハンド本体から突出する第一突出部と、前記第一突出部の端部に設けられ、前記第一突出部の突出方向に対して一方側に曲がった方向に更に突出する第二突出部と、前記第二突出部の端部に設けられた指先部とを有し、
前記箱内の最外周の位置に前記食品を配置するように前記ロボットアームを制御する際に、前記第一突出部に対する前記第二突出部の突出方向を当該箱の外周側に向けるように前記ロボットアームを制御する、食品箱詰め方法。
【請求項１４】
ハンド本体と、前記ハンド本体から同一方向に突出する複数の指部と、前記ハンド本体において前記複数の指部を互いに近接又は離間させる把持用モータと、前記ハンド本体に接続され、前記ハンド本体の位置及び姿勢を変更する多関節のロボットアームと、を用い、箱詰め対象の食品を把持可能な位置に前記複数の指部を配置するように前記ロボットアームを制御し、当該食品を把持するまで前記複数の指部を互いに近接させるように前記把持用モータを制御することと、
前記箱詰め対象の食品を把持した前記複数の指部を箱内に進入させて当該食品を当該箱内に配置するように前記ロボットアームを制御し、当該食品を解放するまで前記複数の指部を互いに離間させるように前記把持用モータを制御することと、
前記複数の指部が前記食品を把持する際に、予め設定された力目標値に従って前記把持用モータを力制御することと、を含み、
それぞれの前記指部は、前記ハンド本体から突出する第一突出部と、前記第一突出部の端部に設けられ、前記第一突出部の突出方向に対して一方側に曲がった方向に更に突出する第二突出部と、前記第二突出部の端部に設けられた指先部とを有し、
前記箱内に配置された複数の前記食品に囲まれた位置に新たな前記食品を配置する際に、当該位置を囲む周方向において当該複数の食品同士の間にそれぞれの前記指先部を配置するように前記ロボットアームを制御する、食品箱詰め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、食品箱詰めシステム、食品箱詰め装置及び食品箱詰め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、対象物を把持する把持体と、把持体の把持面を覆う柔軟膜と、把持体が対象物に近付くに連れて柔軟膜と把持体との間の空間内に流体またはゲル状流体を供給するとともに、把持体が対象物から離れるに連れて柔軟膜と把持体との間の空間から流体またはゲル状流体を排出する流体給排機構と、を有するロボットハンド装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４８３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、食品箱詰め作業の自動化に有効な食品箱詰め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】
【０００５】
本開示の一側面に係る食品箱詰めシステムは、ハンド本体と、ハンド本体から同一方向に突出する複数の指部と、ハンド本体において複数の指部を互いに近接又は離間させる把持用モータと、ハンド本体に接続され、ハンド本体の位置及び姿勢を変更する多関節のロボットアームと、を有する食品箱詰め装置と、食品箱詰め装置を制御するコントローラと、を備え、コントローラは、箱詰め対象の食品を把持可能な位置に複数の指部を配置するようにロボットアームを制御し、当該食品を把持するまで複数の指部を互いに近接させるように把持用モータを制御するピック制御部と、箱詰め対象の食品を把持した複数の指部を箱内に進入させて当該食品を当該箱内に配置するようにロボットアームを制御し、当該食品を解放するまで複数の指部を互いに離間させるように把持用モータを制御するプレース制御部と、複数の指部が食品を把持する際に、予め設定された力目標値に従って把持用モータを力制御する把持力制御部と、を有する。【０００６】
本開示の他の側面に係る食品箱詰め装置は、ハンド本体と、ハンド本体から同一方向に突出する複数の指部と、箱詰め対象の食品を複数の指部により把持又は解放させるように、ハンド本体において複数の指部を互いに近接又は離間させる把持用モータと、ハンド本体に接続され、ハンド本体の位置及び姿勢を変更する多関節のロボットアームと、を備え、それぞれの指部は、ハンド本体から突出する第一突出部と、第一突出部の端部に設けられ、第一突出部の突出方向に対して一方側に曲がった方向に更に突出する第二突出部と、第二突出部の端部に設けられた指先部とを有する。【０００７】
本開示の更に他の側面に係る食品箱詰め方法は、ハンド本体と、ハンド本体から同一方向に突出する複数の指部と、ハンド本体において複数の指部を互いに近接又は離間させる把持用モータと、ハンド本体に接続され、ハンド本体の位置及び姿勢を変更する多関節のロボットアームと、を用い、箱詰め対象の食品を把持可能な位置に複数の指部を配置するようにロボットアームを制御し、当該食品を把持するまで複数の指部を互いに近接させるように把持用モータを制御することと、箱詰め対象の食品を把持した複数の指部を箱内に進入させて当該食品を当該箱内に配置するようにロボットアームを制御し、当該食品を解放するまで複数の指部を互いに離間させるように把持用モータを制御することと、複数の指部が食品を把持する際に、予め設定された力目標値に従って把持用モータを力制御することと、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、食品箱詰め作業の自動化に有効な食品箱詰めシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】食品箱詰めシステムの概略構成を示す模式図である。
【図２】ハンドの正面図である。
【図３】ハンドの側面図である。
【図４】ハンドの底面図である。
【図５】ハンドの変形例を示す底面図である。
【図６】ロボットアームの概略構成を示す模式図である。
【図７】箱を例示する斜視図である。
【図８】ステージの斜視図である。
【図９】ステージの断面図である。
【図１０】ステージの変形例を示す断面図である。
【図１１】箱内の最外周の位置に食品を配置する際のハンドの姿勢を示す模式図である。
【図１２】複数の食品に囲まれた位置に新たな食品を配置する際のハンドの姿勢を示す模式図である。
【図１３】複数の食品に囲まれた位置に新たな食品を配置する際のハンドの姿勢を示す模式図である。
【図１４】コントローラのハードウェア構成を例示するブロック図である。
【図１５】食品箱詰め手順を示すフローチャートである。
【図１６】食品箱詰めシステムの変形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、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
〔食品箱詰めシステム〕
本実施形態に係る食品箱詰めシステム１は、食品の箱詰め作業の少なくとも一部を自動化するためのシステムである。箱詰め対象の食品は、個体が明確な食品であればいかなるものであってもよい。個体が明確な食品の具体例としては、根菜、葉茎菜類、果実等、個体が明確な農作物が挙げられる。個体が明確な食品は、個体が明確となるように加工された加工食品（例えば食肉加工品又は菓子類等）であってもよい。
【００１２】
図１に示すように、食品箱詰めシステム１は、食品箱詰め装置４と、箱コンベヤ３と、箱詰め対象コンベヤ２と、コントローラ５とを備える。以下、それぞれを詳細に説明する。
【００１３】
（食品箱詰め装置）
食品箱詰め装置４は、搬送対象の食品を把持するロボットハンド３０と、ロボットハンド３０の位置及び姿勢を変更するロボットアーム１０とを備える。図２〜図４に示すように、ロボットハンド３０は、ハンド本体４０と、ハンド本体４０から同一方向に突出する複数（例えば二本）の指部６０Ａ，６０Ｂと、複数の指部６０Ａ，６０Ｂを互いに近接又は離間させる把持用モータ８０とを有する。同一方向に突出するとは、ハンド本体４０から指部６０Ａが突出する方向と、ハンド本体４０から指部６０Ｂが突出する方向とが実質的に一致していることを意味する。実質的に一致とは、部品寸法及び組立ての誤差に起因する相違については一致とみなすことを意味する。
【００１４】
指部６０Ａ，６０Ｂのそれぞれは、第一突出部６１と、第二突出部６２と、指先部６３とを有する。第一突出部６１は、ハンド本体４０から第一方向ｄ１に沿って突出している。第二突出部６２は、第一突出部６１の端部に設けられ、第一方向ｄ１に対して一方側に曲がった第二方向ｄ２に更に突出している。図示において、第一方向ｄ１に対する第二方向ｄ２の屈曲角度は９０°となっているがこれに限られない。第一方向ｄ１に対する第二方向ｄ２の屈曲角度は鋭角であっても鈍角であってもよい。
【００１５】
指先部６３は、第二突出部６２の端部に設けられている。指先部６３は、第二方向ｄ２に対してハンド本体４０の逆側に曲がった第三方向ｄ３に更に突出していてもよい。すなわち指部６０Ａ，６０Ｂは、全体としてクランク状に曲がっていてもよい。図示において、第三方向ｄ３は第一方向ｄ１に平行となっているがこれに限られない。第三方向ｄ３はハンド本体４０から遠ざかる方向であればよく、第一方向ｄ１に対して傾斜した方向であってもよい。
【００１６】
第一突出部６１と第二突出部６２との交部６４は、第二突出部６２と指先部６３との交部６５よりも緩やかな曲率で湾曲していてもよい。換言すると、交部６４の曲率半径Ｒ１は、交部６５の曲率半径Ｒ２よりも大きくなっていてもよい。なお、交部６４，６５の湾曲は必ずしも円弧状となっていなくてもよく、交部６４の平均曲率半径が交部６５の平均曲率半径よりも大きくなっていればよい。
【００１７】
指部６０Ａ，６０Ｂのそれぞれは、指先部６３と食品Ｗ１との接触圧力を緩和するためのパッド６６を更に有してもよい。パッド６６は、指先部６３に比較して柔軟な材料で構成されている。指部６０Ａのパッド６６と、指部６０Ｂのパッド６６とは互いに対向するように配置されている。すなわち指部６０Ａのパッド６６は指部６０Ｂ側から指先部６３に取り付けられ、指部６０Ｂのパッド６６は指部６０Ａ側から指先部６３に取り付けられている。指先部６３は第二突出部６２に対して着脱可能となっていてもよい。以下、指先部６３の着脱構造の説明において、「外側」及び「内側」は指部６０Ａ，６０Ｂが並ぶ方向における外側及び内側を意味する。すなわち、指部６０Ａにおける外側は指部６０Ｂの逆側を意味し、指部６０Ａにおける内側は指部６０Ｂ側を意味する。同様に、指部６０Ｂにおける外側は指部６０Ａの逆側を意味し、指部６０Ｂにおける内側は指部６０Ａ側を意味する。
【００１８】
第二突出部６２の先端部には、指先部６３を取り付けるための継手部６２ａが設けられている。指先部６３の基端部には、第二突出部６２に取り付けるための継手部６３ａが設けられている。第二突出部６２の先端部において、継手部６２ａの外側には、継手部６３ａを配置するための切欠部６２ｂが形成されている。指先部６３の基端部において、継手部６３ａの内側には、継手部６２ａを配置するための切欠部６３ｂが形成されている。指先部６３は、継手部６３ａが継手部６２ａの外側において切欠部６２ｂに位置し、継手部６２ａが継手部６３ａの内側において切欠部６３ｂに位置するように配置される。
【００１９】
この状態にて、継手部６３ａが継手部６２ａに対してボルト締結等により着脱自在に取り付けられる。継手部６３ａ及び継手部６２ａは、第二方向ｄ２に沿って延びていてもよい。指先部６３を着脱自在にすることで、箱詰め対象の食品Ｗ１の形状に合わせて指先部６３を交換することが可能である。また、継手部６３ａが切欠部６２ｂに位置し、継手部６２ａが切欠部６３ｂに位置するので、指先部６３の着脱構造を採用する場合であっても指部６０Ａ，６０Ｂの太さを抑えることが可能である。更に、着脱される指先部６３側の継手部６３ａが外側に位置するので、着脱作業が容易である。
【００２０】
ハンド本体４０は、ベースプレート４１と、モータ収容部４２と、開閉機構４５とを有する。ベースプレート４１は、例えば長方形の平面形状を有し、互いに逆向きの主面４１ａ，４１ｂを有する。モータ収容部４２は、ベースプレート４１の主面４１ａ側に設けられ、把持用モータ８０を収容する。例えばモータ収容部４２は、主面４１ａから突出する二つの側壁部４４と、側壁部４４の端部同士をつなぐ取付部４３とを有する。取付部４３には、ロボットアーム１０の先端部１６（後述）が接続される。モータ収容部４２は、二つの側壁部４４及び取付部４３により囲まれる空間に把持用モータ８０を収容する。
【００２１】
開閉機構４５は、ベースプレート４１の主面４１ｂ側に設けられ、ベースプレート４１から同一方向に突出するように二本の指部６０Ａ，６０Ｂを保持し、二本の指部６０Ａ，６０Ｂを開閉（離間又は近接）可能にする。例えば開閉機構４５は、ハンド本体４０からの第一突出部６１の突出方向（上記第一方向ｄ１）が主面４１ｂに垂直になるように指部６０Ａ，６０Ｂを保持し、主面４１ｂの長辺４１ｃ，４１ｄに平行な開閉ラインＬ１に沿って二本の指部６０Ａ，６０Ｂを開閉可能にする。開閉ラインＬ１は、主面４１ｂの長辺４１ｃ，４１ｄの間に位置している。開閉機構４５は、指保持ユニット４６Ａ，４６Ｂと、動力伝達機構４７と、を有する。
【００２２】
指保持ユニット４６Ａは、指部６０Ａを保持し、開閉ラインＬ１に沿って可動にする。例えば指保持ユニット４６Ａは、ガイドレール５１と、可動ブロック５２と、可動プレート５３と、ブラケット５４と、連結プレート５５と、二つのメカニカルストッパ５６とを有する。
【００２３】
ガイドレール５１は、直状のレール部材であり、開閉ラインＬ１に平行になるように開閉ラインＬ１と長辺４１ｃとの間に配置され、ベースプレート４１に固定されている。可動ブロック５２は、抵抗低減用のボールを介してガイドレール５１に取り付けられており、ガイドレール５１に沿って可動である。可動プレート５３は、ガイドレール５１の逆側から可動ブロック５２に固定されている。ブラケット５４は可動ブロック５２の逆側から可動プレート５３に固定されている。連結プレート５５はブラケット５４に固定され、ブラケット５４から開閉ラインＬ１側に張り出している。連結プレート５５の開閉ラインＬ１側の端部には、第一方向ｄ１を主面４１ｂに垂直にして指部６０Ａが固定されている。二つのメカニカルストッパ５６は、ガイドレール５１の両端部側にそれぞれ配置され、可動ブロック５２の可動範囲を制限する。それぞれのメカニカルストッパ５６は、可動ブロック５２の移動を妨げる位置においてベースプレート４１に固定されている。
【００２４】
指保持ユニット４６Ｂは、指部６０Ｂを保持し、開閉ラインＬ１に沿って可動にする。例えば指保持ユニット４６Ｂは、指保持ユニット４６Ａと同様に、ガイドレール５１と、可動ブロック５２と、可動プレート５３と、ブラケット５４と、連結プレート５５と、二つのメカニカルストッパ５６とを有する。指保持ユニット４６Ｂのガイドレール５１は、開閉ラインＬ１に平行になるように開閉ラインＬ１と長辺４１ｄとの間に配置されている。指保持ユニット４６Ｂにおいて、連結プレート５５の開閉ラインＬ１側の端部には、第一方向ｄ１を主面４１ｂに垂直にして指部６０Ｂが固定されている。
【００２５】
動力伝達機構４７は、把持用モータ８０の動力を指保持ユニット４６Ａ，４６Ｂに伝達する。例えば動力伝達機構４７は、ラック５７Ａ，５７Ｂと、ピニオン５８とを有する。ラック５７Ａは、指保持ユニット４６Ａのガイドレール５１と開閉ラインＬ１との間に配置され、歯を開閉ラインＬ１側に向けて指保持ユニット４６Ａの可動プレート５３に固定されている。ラック５７Ｂは、指保持ユニット４６Ｂのガイドレール５１と開閉ラインＬ１との間に配置され、歯を開閉ラインＬ１側に向けて指保持ユニット４６Ｂの可動プレート５３に固定されている。ピニオン５８は、その回転中心が主面４１ｂに垂直になるように、ラック５７Ａ及びラック５７Ｂの間に配置されている。ピニオン５８の歯は、長辺４１ｃ側においてラック５７Ａの歯にかみ合い、長辺４１ｄ側においてラック５７Ｂの歯にかみ合っている。このため、ピニオン５８を回転させることによって、ラック５７Ａ，５７Ｂを互いに逆向きに移動させ、指部６０Ａ，６０Ｂを開閉させることができる。
【００２６】
把持用モータ８０は、箱詰め対象の食品Ｗ１を指部６０Ａ，６０Ｂにより把持又は解放させるように、ハンド本体４０において指部６０Ａ，６０Ｂを互いに近接又は離間させる。ハンド本体４０において指部６０Ａ，６０Ｂを互いに近接又は離間させるとは、指部６０Ａ，６０Ｂの基部を互いに近接又は離間させることによって、指部６０Ａ，６０Ｂ全体を近接又は離間させることを意味する。把持用モータ８０は、例えばステータ及びロータを有するサーボモータであり、上記ピニオン５８を回転させることで指部６０Ａ，６０Ｂを互いに近接又は離間させる。把持用モータ８０は、減速機を介さずにハンド本体４０に接続されていてもよい。減速機を介さずにハンド本体４０に接続されるとは、減速機を介さずに開閉機構４５に接続されることを意味する。例えば把持用モータ８０の出力軸８１は、減速機を介さずに開閉機構４５のピニオン５８に接続されている。
【００２７】
なお、ハンド本体４０及び把持用モータ８０の構造は、上述したものに限られない。ハンド本体４０及び把持用モータ８０は、把持用モータ８０がハンド本体４０において指部６０Ａ，６０Ｂを互いに近接又は離間させる限り、いかに構成されていてもよい。例えばロボットハンド３０は、複数の指部６０Ａ，６０Ｂをそれぞれ駆動する複数の把持用モータ８０を有していてもよい。
【００２８】
開閉機構４５は、必ずしも直状の開閉ラインＬ１に沿って指部６０Ａ，６０Ｂを移動させるように構成されていなくてもよい。例えば開閉機構４５は、図５に示すように、把持用モータ８０の回転中心（出力軸８１の回転中心）まわりの円弧状の開閉ラインＬ２に沿って指部６０Ａ，６０Ｂを移動させるように構成されていてもよい。この場合、開閉機構４５は、出力軸８１の外周から開閉ラインＬ２まで延びて指部６０Ａ，６０Ｂに接続される連結部材を有していればよく、ラック５７Ａ，５７Ｂ及びピニオン５８は不要である。また、把持用モータ８０は、回転式のモータではなく、リニアモータであってもよい。この場合、開閉機構４５は、リニアモータの可動子と指部６０Ａ，６０Ｂとの連結部材を有していればよく、ラック５７Ａ，５７Ｂ及びピニオン５８等は不要である。
【００２９】
図６に示すように、ロボットアーム１０は、例えば６軸の垂直多関節ロボットである。ロボットアーム１０は、基部１１と、旋回部１２と、第一アーム１３と、第二アーム１４と、手首部１５と、先端部１６と、アクチュエータ２１，２２，２３，２４，２５，２６とを有する。
【００３０】
基部１１は、箱詰め対象の食品Ｗ１を把持可能な位置にロボットハンド３０を配置可能であり、且つロボットハンド３０が把持した食品Ｗ１を箱内に配置可能な位置に設置される。旋回部１２は、鉛直な軸線Ａｘ１まわりに旋回可能となるように、基部１１の上部に設けられている。第一アーム１３は、軸線Ａｘ１に交差（例えば直交）する軸線Ａｘ２まわりに揺動可能となるように旋回部１２に接続されている。第二アーム１４は、軸線Ａｘ１に交差する軸線Ａｘ３まわりに揺動可能となるように、第一アーム１３の端部に接続されている。軸線Ａｘ３は軸線Ａｘ２に平行であってもよい。第二アーム１４の先端部は、第二アーム１４の中心に沿う軸線Ａｘ４まわりに旋回可能となっている。手首部１５は、軸線Ａｘ４に交差（例えば直交）する軸線Ａｘ５まわりに揺動可能となるように第二アーム１４の先端部に接続されている。先端部１６は、手首部１５の中心に沿う軸線Ａｘ６まわりに旋回可能となるように、手首部１５の先端部に接続されている。
【００３１】
アクチュエータ２１，２２，２３，２４，２５，２６は、例えば電動モータを動力源とし、ロボットアーム１０の複数の可動部をそれぞれ駆動する。例えばアクチュエータ２１は、軸線Ａｘ１まわりに旋回部１２を旋回させ、アクチュエータ２２は軸線Ａｘ２まわりに第一アーム１３を揺動させ、アクチュエータ２３は軸線Ａｘ３まわりに第二アーム１４を揺動させ、アクチュエータ２４は軸線Ａｘ４まわりに第二アーム１４の先端部を旋回させ、アクチュエータ２５は軸線Ａｘ５まわりに手首部１５を揺動させ、アクチュエータ２６は軸線Ａｘ６まわりに先端部１６を旋回させる。このようなロボットアーム１０によれば、その可動範囲内において、先端部１６の位置及び姿勢を自在に調節することが可能である。
【００３２】
先端部１６は、ロボットハンド３０に接続されている。例えば先端部１６は、その端面がベースプレート４１の逆側から取付部４３に接した状態にて、取付部４３にボルト締結等により着脱自在に取り付けられている。これにより、指部６０Ａ，６０Ｂの第一突出部６１の突出方向（上記第一方向ｄ１）は、先端部１６の先端面に対して垂直となっている。なお、先端部１６の突出方向は、先端部１６の先端面に対して交差（例えば直交）していてもよい。
【００３３】
上述したロボットアーム１０の構成はあくまで一例である。ロボットアーム１０は、ロボットハンド３０を所望の位置及び姿勢に配置し得る限りいかに構成されていてもよい。例えばロボットアーム１０は、上記６軸の垂直多関節ロボットに冗長軸を追加した７軸のロボットであってもよい。また、ロボットアーム１０は所謂スカラー型のロボットであってもよい。
【００３４】
（箱コンベヤ）
箱コンベヤ３は、少なくともロボットアーム１０が指部６０Ａ，６０Ｂを配置可能な領域を通る搬送経路に沿って箱Ｂ１を搬送する。箱コンベヤ３は、例えばベルトコンベヤであり、鉛直方向に交差（例えば直交）する直状の搬送経路ＴＲ１に沿って箱Ｂ１を搬送する。
【００３５】
図７は、食品Ｗ１を詰めるための箱Ｂ１を例示する斜視図である。箱Ｂ１は、底部Ｂ１１と、周壁部Ｂ１２と、天井部Ｂ１３と、トレーＢ２１とを有する。底部Ｂ１１は、例えば長方形等の矩形の外形を有する。周壁部Ｂ１２は、底部Ｂ１１の周縁部に沿うように設けられ、底部Ｂ１１の上部空間を包囲する。天井部Ｂ１３は、周壁部Ｂ１２の上部に設けられ、底部Ｂ１１に対向する。天井部Ｂ１３は、箱Ｂ１内への食品Ｗ１の搬入を可能にする開口Ｂ１４を有する。
【００３６】
図示の例において、開口Ｂ１４は、底部Ｂ１１の短辺に沿う方向の全幅に亘っている。このため、天井部Ｂ１３は、底部Ｂ１１の一方の短辺側の支持部分Ｂ１５と、底部Ｂ１１の他方の短辺側の支持部分Ｂ１６に分かれている。支持部分Ｂ１５，Ｂ１６は、複数の箱Ｂ１を重ねる際の支持部として機能する。
【００３７】
トレーＢ２１は、底部Ｂ１１に平行な平面に沿うように配列された複数のスロットＢ２２を有する。スロットＢ２２は、箱詰め対象の食品Ｗ１を収容可能な凹部であり、上方に開口している。支持部分Ｂ１５，Ｂ１６は、少なくとも箱Ｂ１内の最外周のスロットＢ２２にかかっている。すなわち、支持部分Ｂ１５，Ｂ１６は、鉛直上方から見て上記最外周のスロットＢ２２の少なくとも一部を覆い隠す範囲まで広がっている。
【００３８】
（箱詰め対象コンベヤ）
箱詰め対象コンベヤ２は、ロボットアーム１０が指部６０Ａ，６０Ｂを配置可能な領域を通る搬送経路ＴＲ２に沿って食品Ｗ１を搬送する。箱詰め対象コンベヤ２は、鉛直な軸線まわりに循環する搬送経路ＴＲ２に沿って食品Ｗ１を搬送する。例えば箱詰め対象コンベヤ２は、搬送経路ＴＲ２に沿って環状に連なる複数の支持プレートをチェーン又はベルト等により循環させる。箱詰め対象コンベヤ２は箱コンベヤ３の上に設けられている。箱詰め対象コンベヤ２の設置高さは、箱コンベヤ３による箱Ｂ１の搬送を妨げないように設定されている。
【００３９】
搬送経路ＴＲ２は、搬送経路ＴＲ１を挟む二つのエリアＡ１，Ａ２の間で食品Ｗ１を搬送可能とするように、鉛直上方から見て搬送経路ＴＲ１に交差（例えば直交）している。エリアＡ１は、箱詰め対象コンベヤ２により搬送された食品Ｗ１の箱詰め作業を行うためのエリアである。上述したロボットアーム１０の基部１１はエリアＡ１に設置される。エリアＡ２は、食品Ｗ１を箱詰め対象コンベヤ２上に設置する作業を行うためのエリアとして利用可能である。箱詰め対象コンベヤ２は、搬送経路ＴＲ２に沿って並び、それぞれ食品Ｗ１を支持する複数のステージ９０を有してもよい。
【００４０】
図８及び図９に示すように、ステージ９０は、基部９１と、受皿部９２と、可動機構９３と、重量センサ９７とを有する。基部９１は搬送経路ＴＲ２に設置される。受皿部９２は基部９１上に設置されて食品Ｗ１を支持する。受皿部９２の上部には、食品Ｗ１を受け入れる凹部９２ａが形成されている。可動機構９３は、基部９１に対して受皿部９２が少なくとも水平方向に可動となるように、基部９１及び受皿部９２の間に介在する。可動機構９３は、基部９１の上面に設けられた凹状の支持曲面９３ａと、受皿部９２の下部に設けられ支持曲面９３ａに接する複数（例えば三つ）の滑動部９４とを含む。図示において、支持曲面９３ａは球面となっているがこれに限られない。支持曲面９３ａは可動機構９３を滑らかに動かし得る限り非球面であってもよい。
【００４１】
滑動部９４は、ボール９５及びボールホルダ９６を有する。ボール９５は支持曲面９３ａに接する。ボールホルダ９６は、受皿部９２の下部に設けられ、ボール９５を転動可能な状態で保持する。重量センサ９７は、受皿部９２の重量を計測する。重量センサ９７は、例えばロードセル式のセンサであり、基部９１に設けられている。
【００４２】
図１０に示すように、ステージ９０は、基部９１からの受皿部９２の脱落を防止するための包囲壁９８を更に有してもよい。例えば包囲壁９８は、支持曲面９３ａの周囲に沿って基部９１から上方に突出しており、支持曲面９３ａの上の空間を包囲している。包囲壁９８は、必ずしも支持曲面９３ａの全周に亘って連続している必要はなく、受皿部９２を通さない間隔にて複数部分に分かれていてもよい。
【００４３】
（コントローラ）
図１に戻り、コントローラ５は、箱詰め対象コンベヤ２及び箱コンベヤ３を制御するコンベヤコントローラ１００と、食品箱詰め装置４を制御するロボットコントローラ２００とを備える。コンベヤコントローラ１００は、搬送経路ＴＲ２に沿ってステージ９０を循環させるように箱詰め対象コンベヤ２を制御することと、搬送経路ＴＲ１に沿って箱Ｂ１を搬送するように箱コンベヤ３を制御することと、を実行するように構成されている。
【００４４】
例えばコンベヤコントローラ１００は、機能上の構成（以下、「機能モジュール」という。）として、箱詰め対象搬送制御部１１１と、箱搬送制御部１１２と、重さ情報取得部１１３と、配列情報保持部１１４とを有する。箱詰め対象搬送制御部１１１は、搬送経路ＴＲ２に沿ってステージ９０を循環させるように箱詰め対象コンベヤ２を制御する。箱搬送制御部１１２は、箱詰め状態の進捗に応じて、搬送経路ＴＲ１に沿って箱Ｂ１を搬送するように箱コンベヤ３を制御する。
【００４５】
配列情報保持部１１４は、ステージ９０上の食品の重さに関する情報をステージ９０ごとに示すデータベースを保持する。例えば配列情報保持部１１４は、ステージ９０の識別情報と、当該ステージ９０上の食品の重さに関する情報とを対応付けたデータベースを保持する。ステージ９０の識別情報は、例えば箱詰め対象コンベヤ２におけるステージ９０の配置を示す情報である。ステージ９０の配置を示す情報の具体例としては、複数のステージ９０とともに搬送経路ＴＲ２に沿って移動する一箇所を基準とし、当該基準から何番目に位置するステージ９０であるかを示す情報が挙げられる。
【００４６】
重さ情報取得部１１３は、ステージ９０上の食品Ｗ１の重さに関する情報として、重量センサ９７による計測結果を取得し、ステージ９０の識別情報と対応付けて配列情報保持部１１４に保存する。なお、重さ情報取得部１１３は、食品Ｗ１の重さに関する情報として、必ずしも重量センサ９７による計測結果を取得しなくてもよい。例えば重さ情報取得部１１３は、食品Ｗ１を箱詰め対象コンベヤ２に設置する作業者が入力した情報から、食品Ｗ１の重さに関する情報を取得してもよい。この場合、ステージ９０は重量センサ９７を備えなくてもよい。
【００４７】
ロボットコントローラ２００は、箱詰め対象の食品Ｗ１を指部６０Ａ，６０Ｂが把持可能な位置にハンド本体４０を配置するようにロボットアーム１０を制御し、当該食品Ｗ１を把持するまで指部６０Ａ，６０Ｂを互いに近接させるように把持用モータ８０を制御することと、箱詰め対象の食品Ｗ１を把持した指部６０Ａ，６０Ｂを箱Ｂ１内に進入させて当該食品Ｗ１を当該箱Ｂ１内に配置するようにロボットアーム１０を制御し、当該食品Ｗ１を解放するまで指部６０Ａ，６０Ｂを互いに離間させるように把持用モータ８０を制御することと、指部６０Ａ，６０Ｂが食品Ｗ１を把持する際に、予め設定された力目標値に従って把持用モータ８０を力制御することと、を実行するように構成されている。
【００４８】
例えばロボットコントローラ２００は、機能モジュールとして、選択部２１１と、指令保持部２１２と、指令設定部２１３と、ピック制御部２１４と、プレース制御部２１５と、把持力制御部２１６とを有する。選択部２１１は、搬送経路ＴＲ２にある複数の食品Ｗ１のデータに基づいて、予め設定された選択条件を満たす食品Ｗ１を当該複数の食品Ｗ１から選択する。例えば選択部２１１は、上記配列情報保持部１１４に記憶されたデータベースに基づいて、重さに関する選択条件を満たす食品Ｗ１を選択する。より具体的に、選択部２１１は、重さに関する選択条件を満たす食品Ｗ１を支持しているステージ９０を選択する。なお、選択部２１１は、何らかの選択条件に基づいて食品Ｗ１を選択するように構成されていればよく、重さとは別の選択条件に基づいて食品Ｗ１を選択するように構成されていてもよい。重さとは別の選択条件の具体例としては、大きさに関する選択条件、傷の有無等の品質に関する選択条件等が挙げられる。
【００４９】
指令保持部２１２は、搬送経路ＴＲ２の所定位置（以下、「搬送開始位置」という。）から、箱Ｂ１内の所定位置（以下、「搬送完了位置」という。）に食品Ｗ１を搬送することを食品箱詰め装置４に実行させるための動作パターンを記憶している。この動作指令は、搬送開始位置において食品Ｗ１を把持する際のロボットハンド３０の位置・姿勢（以下、「把持位置」という。）を指定する把持位置情報と、搬送完了位置にて食品Ｗ１を解放する際のロボットハンド３０の位置・姿勢（以下、「解放位置」という。）を指定する解放位置情報と、把持位置から解放位置までのロボットハンド３０の移動経路・姿勢（以下、「パス」という。）を指定するパス情報とを含む。例えば把持位置は、搬送経路ＴＲ２において食品Ｗ１を把持可能な位置に指部６０Ａ，６０Ｂを配置するためのハンド本体４０の位置・姿勢を含む。例えば解放位置は、食品Ｗ１を把持した指部６０Ａ，６０Ｂを箱Ｂ１内に進入させて当該食品Ｗ１を箱Ｂ１内に配置するためのハンド本体４０の位置・姿勢を含む。
【００５０】
なお、箱Ｂ１内において食品Ｗ１を配置可能な位置（以下、「配置可能位置」という。）のいずれが搬送完了位置であるかによって、上記解放位置及び上記パスは変わる。このため、指令保持部２１２は、箱Ｂ１内の複数の配置可能位置（例えば複数のスロットＢ２２の位置）ごとに動作パターンを記憶している。それぞれの動作パターンの解放位置は、指部６０Ａ，６０Ｂの第一突出部６１の第一方向ｄ１が箱Ｂ１の開口面に交差（例えば直交）するように設定されている。開口面とは、箱Ｂ１の開口Ｂ１４の周縁部を含む平面を意味する。図７の箱Ｂ１においては、天井部Ｂ１３に沿う平面が開口面に相当する。
【００５１】
図１１に示すように、箱内の最外周のスロットＢ２２の位置ＴＰ１に対応する動作パターンの解放位置は、第一突出部６１に対する第二突出部６２の突出方向（上記第二方向ｄ２）を箱Ｂ１の外周側に向けるように設定されている。このような動作パターンに従う場合、開口Ｂ１４の周囲にて支持部分Ｂ１５，Ｂ１６に隠れた領域に指先部６３を容易に進入させて、最外周の搬送完了位置に食品Ｗ１を配置することができる。
【００５２】
図１２及び図１３に示すように、搬送完了位置となる際に複数の食品Ｗ１により囲まれていることが予定される位置ＴＰ２に対応する動作パターンの解放位置は、当該位置ＴＰ２を囲む周方向において当該複数の食品Ｗ１同士の間にそれぞれの指部６０Ａ，６０Ｂを配置するように設定されている。位置ＴＰ２を囲む複数の食品Ｗ１とは、当該位置ＴＰ２を囲む円周に沿って並び、それぞれ当該位置ＴＰ２に隣り合う複数の食品Ｗ１を意味する。図１２においては、位置ＴＰ２の上下の二箇所及び位置ＴＰ２の左右の二箇所の合計四箇所にそれぞれ位置する四つの食品Ｗ１が位置ＴＰ２を囲む複数の食品Ｗ１に相当し、図１３においては、位置ＴＰ２の斜め上の二箇所、位置ＴＰ２の斜め下の二箇所及び位置ＴＰ２の左右の二箇所の合計六箇所にそれぞれ位置する六つの食品Ｗ１が位置ＴＰ２を囲む複数の食品Ｗ１に相当する。
【００５３】
図１に戻り、指令設定部２１３は、箱Ｂ１内のいずれの位置が搬送完了位置であるかに基づいて、動作パターンを設定する。例えば指令設定部２１３は、指令保持部２１２に記憶された複数の動作パターンから、搬送完了位置に対応する動作パターンを選択する。ピック制御部２１４は、箱詰め対象の食品Ｗ１を把持可能な位置に指部６０Ａ，６０Ｂを配置するようにロボットアーム１０を制御し、当該食品Ｗ１を把持するまで指部６０Ａ，６０Ｂを互いに近接させるように把持用モータ８０を制御する。食品Ｗ１を把持可能な位置とは、当該位置にて指部６０Ａ，６０Ｂを近接させれば、指部６０Ａの指先部６３及び指部６０Ｂの指先部６３により食品Ｗ１が把持される位置を意味する。
【００５４】
ピック制御部２１４は、搬送経路ＴＲ２にある食品Ｗ１を箱詰め対象とし、当該食品Ｗ１を把持可能な位置に指部６０Ａ，６０Ｂを配置するようにロボットアーム１０を制御し、当該食品Ｗ１を把持するまで指部６０Ａ，６０Ｂを互いに近接させるように把持用モータ８０を制御する。例えばピック制御部２１４は、指令設定部２１３により設定された動作パターンの把持位置情報が指定する把持位置にロボットハンド３０を配置するようにロボットアーム１０を制御する。ピック制御部２１４は、選択部２１１により選択された食品Ｗ１を箱詰め対象としてもよい。例えばピック制御部２１４は、選択部２１１により選択された食品Ｗ１が上記搬送開始位置に到達するのを待機し、当該食品が搬送開始位置にある状態にて、上記把持位置にロボットハンド３０を配置するようにロボットアーム１０を制御してもよい。
【００５５】
プレース制御部２１５は、食品Ｗ１を把持した指部６０Ａ，６０Ｂを箱Ｂ１内に進入させて当該食品Ｗ１を当該箱Ｂ１内に配置するようにロボットアーム１０を制御し、当該食品Ｗ１を解放するまで指部６０Ａ，６０Ｂを互いに離間させるように把持用モータ８０を制御する。例えばプレース制御部２１５は、指令設定部２１３により設定された動作パターンの解放位置情報が指定する解放位置にロボットハンド３０を配置するようにロボットアーム１０を制御する。上述のように設定された動作パターンに基づくことで、プレース制御部２１５は、箱Ｂ１内の最外周の位置に食品Ｗ１を配置する際に、第一突出部６１に対する第二突出部６２の突出方向を当該箱Ｂ１の外周側に向けるようにロボットアーム１０を制御してもよい。また、プレース制御部２１５は、箱Ｂ１内に配置された複数の食品Ｗ１に囲まれた位置に新たな食品Ｗ１を配置する際に、当該食品Ｗ１を囲む周方向において当該複数の食品Ｗ１同士の間にそれぞれの指先部６３を配置するようにロボットアーム１０を制御してもよい。
【００５６】
把持力制御部２１６は、指部６０Ａ，６０Ｂが食品Ｗ１を把持する際に、予め設定された力目標値に従って把持用モータ８０を力制御する。例えば把持用モータ８０が回転式のモータである場合、把持力制御部２１６は、予め設定されたトルク目標値に従って把持用モータ８０をトルク制御する。なお、把持用モータ８０を力制御するとは、指部６０Ａ，６０Ｂにおける力の情報に基づくことなく、把持用モータ８０が発生するトルクをトルク目標値に近付けるように制御することを意味する。このような力制御は、例えば把持用モータ８０への出力電流のフィードバックにより実現される。
【００５７】
図１４は、コントローラ５のハードウェア構成を例示する模式図である。図１４に示すように、コンベヤコントローラ１００は回路１２０を含み、ロボットコントローラ２００は回路２２０を含む。回路１２０，２２０は、コントローラ５の回路を構成している。
【００５８】
回路１２０は、少なくとも一つのプロセッサ１２１と、メモリ１２２と、ストレージ１２３と、入出力ポート１２４と、通信ポート１２５とを含む。ストレージ１２３は、コンピュータによって読み取り可能な不揮発型の記憶媒体（例えばハードディスク又はフラッシュメモリ）である。ストレージ１２３は、コンベヤコントローラ１００の各機能モジュールを構成するためのプログラムの記憶領域と、上記配列情報保持部１１４に割り当てられる記憶領域とを含む。メモリ１２２は、ストレージ１２３からロードしたプログラム及びプロセッサ１２１による演算結果等を一時的に記憶する。プロセッサ１２１は、メモリ１２２と協働して上記プログラムを実行することで、コンベヤコントローラ１００の各機能モジュールを構成する。入出力ポート１２４は、プロセッサ１２１からの指令に応じて、箱詰め対象コンベヤ２、箱コンベヤ３及び重量センサ９７との間で電気信号の入出力を行う。通信ポート１２５は、プロセッサ１２１からの指令に応じ、ロボットコントローラ２００との間でネットワーク通信を行う。
【００５９】
回路２２０は、少なくとも一つのプロセッサ２２１と、メモリ２２２と、ストレージ２２３と、ドライバ２２４と、ドライバ２２５と、通信ポート２２６を含む。ストレージ２２３は、コンピュータによって読み取り可能な不揮発型の記憶媒体（例えばハードディスク又はフラッシュメモリ）である。ストレージ２２３は、ロボットコントローラ２００の各機能モジュールを構成するためのプログラムの記憶領域と、上記指令保持部２１２に割り当てられる記憶領域とを含む。メモリ２２２は、ストレージ２２３からロードしたプログラム及びプロセッサ２２１による演算結果等を一時的に記憶する。プロセッサ２２１は、メモリ２２２と協働して上記プログラムを実行することで、ロボットコントローラ２００の各機能モジュールを構成する。ドライバ２２４は、プロセッサ２２１からの指令に応じてアクチュエータ２１〜２６のモータに駆動電力を出力する。ドライバ２２５は、プロセッサ２２１からの指令に応じて把持用モータ８０に駆動電力を出力する。通信ポート２２６は、プロセッサ２２１からの指令に応じ、コンベヤコントローラ１００との間でネットワーク通信を行う。
【００６０】
なお、回路１２０及び回路２２０は、必ずしもプログラムにより各機能を構成するものに限られない。例えば、回路１２０及び回路２２０の少なくとも一方は、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）により少なくとも一部の機能を構成してもよい。
【００６１】
〔食品箱詰め手順〕
続いて、食品箱詰め装置４を用いた食品箱詰め手順を説明する。この手順は、箱詰め対象の食品Ｗ１を把持可能な位置に複数の指部６０Ａ，６０Ｂを配置するようにロボットアーム１０を制御し、当該食品Ｗ１を把持するまで複数の指部６０Ａ，６０Ｂを互いに近接させるように把持用モータ８０を制御することと、箱詰め対象の食品Ｗ１を把持した複数の指部６０Ａ，６０Ｂを箱Ｂ１内に進入させて当該食品Ｗ１を当該箱Ｂ１内に配置するようにロボットアーム１０を制御し、当該食品Ｗ１を解放するまで複数の指部６０Ａ，６０Ｂを互いに離間させるように把持用モータ８０を制御することと、複数の指部６０Ａ，６０Ｂが食品Ｗ１を把持する際に、予め設定された力目標値に従って把持用モータ８０を力制御することと、を含む。
【００６２】
例えば図１５に示すように、ロボットコントローラ２００は、まずステップＳ０１を実行する。ステップＳ０１では、箱Ｂ１が、食品Ｗ１の箱詰め作業を行うための位置に到達するのを箱搬送制御部１１２が待機する。ピック制御部２１４は、箱Ｂ１の搬送状況に関する情報を箱搬送制御部１１２から取得する。
【００６３】
次に、ロボットコントローラ２００は、ステップＳ０２，Ｓ０３，Ｓ０４を実行する。ステップＳ０２では、選択部２１１が、予め設定された選択条件を満たす食品Ｗ１を箱詰め対象の食品Ｗ１として選択する。ステップＳ０３では、指令設定部２１３が、箱Ｂ１内のいずれの位置が搬送完了位置であるかに基づいて、動作パターンを設定する。指令設定部２１３は、例えば、指令保持部２１２に記憶された複数の動作パターンから、当該搬送完了位置に対応する動作パターンを選択する。ステップＳ０４では、選択部２１１が選択した食品Ｗ１が搬送開始位置に到達するのをピック制御部２１４が待機する。
【００６４】
次に、ロボットコントローラ２００は、ステップＳ０５，Ｓ０６を実行する。ステップＳ０５では、ピック制御部２１４が、箱詰め対象の食品Ｗ１を把持可能な位置にロボットハンド３０の指部６０Ａ，６０Ｂを配置するようにロボットアーム１０を制御する。ステップＳ０６では、ピック制御部２１４が、箱詰め対象の食品Ｗ１を把持するまで指部６０Ａ，６０Ｂを互いに近接させるように把持用モータ８０を制御する。以後、把持力制御部２１６が、予め設定された力目標値に従って、把持用モータ８０を力制御する。
【００６５】
次に、ロボットコントローラ２００は、ステップＳ０７，Ｓ０８，Ｓ０９を実行する。ステップＳ０７では、プレース制御部２１５が、食品Ｗ１を把持したロボットハンド３０の指部６０Ａ，６０Ｂを解放位置に配置するようにロボットアーム１０を制御する。ステップＳ０８では、プレース制御部２１５が、箱詰め対象の食品Ｗ１を解放するまで指部６０Ａ，６０Ｂを互いに離間させるように把持用モータ８０を制御する。ステップＳ０９では、プレース制御部２１５が、全てのスロットＢ２２に食品Ｗ１が配置されたか否かを確認する。
【００６６】
ステップＳ０９において全てのスロットＢ２２に食品Ｗ１が配置されていないと判定した場合、ロボットコントローラ２００は、ステップＳ１１，Ｓ１２を実行する。ステップＳ１１では、選択部２１１が、箱詰め対象を変更する。例えば、選択部２１１は、予め設定された選択条件を満たす食品Ｗ１を新たな箱詰め対象として選択する。ステップＳ１２では、指令設定部２１３が搬送完了位置を変更し、これに応じ動作パターンを変更する。その後、ロボットコントローラ２００は、処理をステップＳ０４に戻す。以後、全てのスロットＢ２２に食品Ｗ１が配置されるまで、搬送開始位置から搬送完了位置への食品Ｗ１の搬送が繰り返される。
【００６７】
ステップＳ０９において全てのスロットＢ２２に食品Ｗ１が配置されたと判定した場合、ロボットコントローラ２００は、ステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３では、プレース制御部２１５が、箱Ｂ１の搬送を妨げない位置までロボットハンド３０を退避させるようにロボットアーム１０を制御する。また、プレース制御部２１５は、箱Ｂ１の搬送が可能であることを箱搬送制御部１１２に通知する。これにより、食品Ｗ１で満たされた箱Ｂ１が箱搬送制御部１１２により箱詰め位置から搬出され、空の箱Ｂ１が箱搬送制御部１１２により箱詰め位置に搬入される。
【００６８】
〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、食品箱詰めシステム１は、ハンド本体４０と、ハンド本体４０から同一方向に突出する複数の指部６０Ａ，６０Ｂと、ハンド本体４０において複数の指部６０Ａ，６０Ｂを互いに近接又は離間させる把持用モータ８０と、ハンド本体４０に接続され、ハンド本体４０の位置及び姿勢を変更する多関節のロボットアーム１０と、を有する食品箱詰め装置４と、食品箱詰め装置４を制御するロボットコントローラ２００と、を備え、ロボットコントローラ２００は、箱詰め対象の食品Ｗ１を把持可能な位置に複数の指部６０Ａ，６０Ｂを配置するようにロボットアーム１０を制御し、当該食品Ｗ１を把持するまで複数の指部６０Ａ，６０Ｂを互いに近接させるように把持用モータ８０を制御するピック制御部２１４と、箱詰め対象の食品Ｗ１を把持した複数の指部６０Ａ，６０Ｂを箱Ｂ１内に進入させて当該食品Ｗ１を当該箱Ｂ１内に配置するようにロボットアーム１０を制御し、当該食品Ｗ１を解放するまで複数の指部６０Ａ，６０Ｂを互いに離間させるように把持用モータ８０を制御するプレース制御部２１５と、複数の指部６０Ａ，６０Ｂが食品Ｗ１を把持する際に、予め設定された力目標値に従って把持用モータ８０を力制御する把持力制御部２１６と、を有する。
【００６９】
この食品箱詰め装置４によれば、ピック制御部２１４によって、箱詰め対象の食品Ｗ１を掴む作業が自動化される。プレース制御部２１５によって、箱詰め対象の食品Ｗ１を箱Ｂ１内に配置する作業が自動化される。これらの作業において、複数の指部６０Ａ，６０Ｂが食品Ｗ１を把持する力は、把持用モータ８０の力制御によって制限される。このため、食品Ｗ１へのダメージを抑制しつつ、箱Ｂ１内に食品Ｗ１を搬送する作業を自動化することができる。また、複数の指部６０Ａ，６０Ｂの近接又は離間は、ハンド本体４０において行われるので、指部６０Ａ，６０Ｂ自体に複雑な機構を持たせる必要がない。更に、把持力の調節を把持用モータ８０の力制御によって行うので、指部６０Ａ，６０Ｂへの力センサの配置も必要ない。このため、複数の指部６０Ａ，６０Ｂのスリム化が可能である。これにより、箱Ｂ１内に多くの食品Ｗ１が配置された箱詰めの終局段階においても、限られたスペースに複数の指部６０Ａ，６０Ｂを進入させて食品Ｗ１を配置させることができる。したがって、食品箱詰め作業の自動化に有効である。
【００７０】
それぞれの指部６０Ａ，６０Ｂは、ハンド本体４０から突出する第一突出部６１と、第一突出部６１の端部に設けられ、第一突出部６１の突出方向に対して一方側に曲がった方向に更に突出する第二突出部６２と、第二突出部６２の端部に設けられた指先部６３とを有してもよい。この場合、全体が直状の指部では指先部６３を到達させ難い領域にも、指部６０Ａ，６０Ｂの屈曲を活かして指先部６３を到達させ易くなる。
【００７１】
それぞれの指部６０Ａ，６０Ｂの指先部６３は、第二突出部６２の突出方向に対してハンド本体４０の逆側に曲がった方向に更に突出していてもよい。この場合、指先部６３と食品Ｗ１との接触領域を増やし、食品Ｗ１への圧力集中を抑制することができる。
【００７２】
第一突出部６１と第二突出部６２との交部６４は、第二突出部６２と指先部６３との交部６５よりも緩やかな曲率で湾曲していてもよい。この場合、第一突出部６１と第二突出部６２との交部６４が、箱内の食品Ｗ１に接触に衝突し難くなる。
【００７３】
プレース制御部２１５は、箱Ｂ１内の最外周の位置に食品Ｗ１を配置する際に、第一突出部６１に対する第二突出部６２の突出方向を当該箱Ｂ１の外周側に向けるようにロボットアーム１０を制御してもよい。この場合、箱Ｂ１の開口Ｂ１４が箱Ｂ１の外周よりも小さい場合であっても、開口Ｂ１４の周囲の隠れた領域に指先部６３を容易に進入させて食品Ｗ１を配置することができる。
【００７４】
プレース制御部２１５は、箱Ｂ１内に配置された複数の食品Ｗ１に囲まれた位置に新たな食品Ｗ１を配置する際に、当該位置を囲む周方向において当該複数の食品Ｗ１同士の間にそれぞれの指先部６３を配置するようにロボットアーム１０を制御してもよい。この場合、複数の食品Ｗ１に囲まれた領域に新たな食品Ｗ１を配置した後、当該新たな食品Ｗ１を解放させる際に、指部６０Ａ，６０Ｂと周囲の食品Ｗ１との接触を回避し易い。
【００７５】
把持用モータ８０は、減速機を介さずにハンド本体４０に接続されていてもよい。この場合、指先部６３と把持用モータ８０との間の力伝達効率が高くなるので、指先部６３の力をより適切に制御することができる。
【００７６】
食品箱詰めシステム１は、ロボットアーム１０が複数の指部６０Ａ，６０Ｂを配置可能な領域を通る搬送経路ＴＲ２に沿って食品Ｗ１を搬送する箱詰め対象コンベヤ２を更に備え、ピック制御部２１４は、搬送経路ＴＲ２にある食品Ｗ１を箱詰め対象とし、当該食品Ｗ１を把持可能な位置に複数の指部６０Ａ，６０Ｂを配置するようにロボットアーム１０を制御し、当該食品Ｗ１を把持するまで複数の指部６０Ａ，６０Ｂを互いに近接させるように把持用モータ８０を制御してもよい。この場合、食品箱詰め装置４と箱詰め対象コンベヤ２との協働により、箱詰め作業の高速化を図ることができる。例えば、箱詰め対象コンベヤ２により箱詰め対象の食品Ｗ１を順次供給することで、食品箱詰め装置４による箱詰め作業を短い周期で繰り返すことができる。
【００７７】
ロボットコントローラ２００は、搬送経路ＴＲ２にある複数の食品Ｗ１のデータに基づいて、予め設定された選択条件を満たす食品Ｗ１を当該複数の食品Ｗ１から選択する選択部２１１を更に有し、ピック制御部２１４は、選択部２１１により選択された食品Ｗ１を箱詰め対象としてもよい。この場合、ピック制御部２１４によって食品Ｗ１の仕分けが実行されるので、仕分け用の装置を削減してシステムを簡素化することができる。
【００７８】
箱詰め対象コンベヤ２は、搬送経路ＴＲ２に沿って並び、それぞれ食品Ｗ１を支持する複数のステージ９０を有し、ステージ９０は、搬送経路ＴＲ２に設置される基部９１と、基部９１上に設置されて食品Ｗ１を支持する受皿部９２と、基部９１に対して受皿部９２が少なくとも水平方向に可動となるように、基部９１及び受皿部９２の間に介在する可動機構９３とを含んでいてもよい。この場合、箱詰め対象コンベヤ２上に受皿部９２が設けられることにより、箱詰め対象コンベヤ２上への食品Ｗ１の設置が人により行われる場合においても、少なくとも受皿部９２上には食品Ｗ１が配置されることになる。このため、食品Ｗ１が受皿部９２上にあることを前提とする動作プログラムを設定し、当該動作プログラムに従って食品箱詰め装置４を動作させることで、食品Ｗ１の位置のセンシングに頼ることなく食品Ｗ１の箱詰め作業の自動化を図ることが可能となる。受皿部９２上における食品Ｗ１の位置のばらつきに起因して、食品Ｗ１に一方の指先部６３が先にあたる状況（以下、これを「片あたり」という。）は生じ得る。片あたりが生じる場合であっても、先にあたる指先部６３と食品Ｗ１との間に生じる力は受皿部９２の動きによって吸収される。したがって、簡素なシステムにて食品箱詰め作業の自動化を図ることができる。
【００７９】
可動機構９３は、基部９１の上面に設けられた凹状の支持曲面９３ａと、受皿部９２の下部に設けられ支持曲面９３ａに接する滑動部９４とを含んでいてもよい。この場合、片あたりに起因して受皿部９２の位置が基準位置からずれた場合であっても、食品Ｗ１が浮上した後、当該受皿部９２はその自重によって基準位置に復帰する。このように、受皿部９２の自重を活かした簡素な構成によって基準位置への復帰機能を実現することにより、システムの更なる簡素化を図ることができる。
【００８０】
図１６に示すように、食品箱詰めシステム１は、複数の食品箱詰め装置４と、複数の食品箱詰め装置４をそれぞれ制御する複数のロボットコントローラ２００とを備え、複数のロボットコントローラ２００は互いに選択条件の異なる複数のロボットコントローラ２００を含んでもよい。この場合、選択条件により区別される複数グループの食品の箱詰めを並行して実行することができる。これにより、箱詰め作業の更なる高速化を図ることができる。
【００８１】
以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１…食品箱詰めシステム、２…箱詰め対象コンベヤ（コンベヤ）、４…食品箱詰め装置、１０…ロボットアーム、４０…ハンド本体、６０Ａ，６０Ｂ…指部、６１…第一突出部、６２…第二突出部、６３…指先部、６４…第一突出部６１と第二突出部６２との交部、６５…第二突出部６２と指先部６３との交部、８０…把持用モータ、９０…ステージ、９１…基部、９２…受皿部、９３…可動機構、９３ａ…支持曲面、９４…滑動部、２００…ロボットコントローラ、２１１…選択部、２１４…ピック制御部、２１５…プレース制御部、２１６…把持力制御部、Ｂ１…箱、Ｂ１４…開口、ＴＲ２…搬送経路、Ｗ１…食品。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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