阅读说明：本技术 食品保持装置和其动作方法 (Food holding meanss and its method of operating ) 是由 坂东贤二 平田和范 于 2018-04-02 设计创作，主要内容包括：本发明的食品保持装置为能够保持食品(60)的食品保持装置。食品保持装置具备：基部(30)；保持部(31),其设置于所述基部(30),构成为保持所述食品(60)的侧部(60a)；载置部(32),其设置于所述基部(30),构成为载置所述食品(60)；以及控制部,其控制所述保持部(31)以及所述载置部(32)的动作。所述控制部在通过所述保持部(31)保持食品(60)的侧部(60a)的状态下,控制所述保持部(31)以及所述载置部(32)的至少一方相对于所述基部(30)的动作,由此将所述食品(60)载置于所述载置部(32)。(Food holding meanss of the invention are to be able to maintain the food holding meanss of food (60).Food holding meanss have: base portion (30)；Maintaining part (31) is set to the base portion (30), is configured to keep the side (60a) of the food (60)；Mounting portion (32) is set to the base portion (30), is configured to load the food (60)；And control unit, control the movement of the maintaining part (31) and the mounting portion (32).The control unit is in the state of keeping side (60a) of food (60) by the maintaining part (31), movement of at least one party of the maintaining part (31) and the mounting portion (32) relative to the base portion (30) is controlled, the food (60) is thus placed in the mounting portion (32).)

食品保持装置和其动作方法

技术领域

本发明涉及食品保持装置和其动作方法。

背景技术

以往，在飞机餐、便当等食品的制造现场中由操作人员进行食品的盛放操作。操作人员用一只手拾起由输送机输送来的食品容器，并将其维持为规定的姿势，并且用另一只手将调味料撒向容器内的食品，其后将食品释放在输送机上的规定的位置。

近年，在各种各样的领域中，从提高生产率的观点出发，提出机器人和操作人员在相同的操作空间内共同地进行操作的方案。在上述那样的食品的制造现场中导入人形的操作机器人，来进行上述食品的盛放操作的情况下，需要用于可靠地保持食品、且维持为规定的姿势的对策。在专利文献1公开有末端执行器，该末端执行器包括：吸盘，其吸附保持箱状的对象物的侧面；进退机构，其使吸盘进退；以及载置部件，其对吸附并拉出的对象物进行载置。在专利文献2公开有机械手，其目的在于可靠地保持食品。该机械手，通过吸附喷嘴吸附对象物，并通过喷嘴机构将对象物吸引至能够由各手指形成体把持的位置，从而通过各手指形成体在其内侧支承对象物。

专利文献1：日本特开2014-210316号公报

专利文献2：日本特开平9-38882号公报

但是，上述专利文献1的末端执行器其目的在于搬出装载于集装箱内的大型的货物，因此不适合在上述那样的食品的制造现场中作为保持在输送机上输送来的食品的用途使用。另外，上述专利文献2的机械手为吸附保持对象物的上部的结构，因此在保持食品的情况下，吸附喷嘴位于食品的上部。因此，在保持食品的状态下，难以从食品的上方供给调味料。

发明内容

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于在飞机餐、便当等食品的制造现场中可靠地保持食品。

为了实现上述目的，本发明的一个方式所涉及的食品保持装置为能够保持食品的食品保持装置，具备：基部；保持部，其设置于上述基部，构成为保持上述食品的侧部；载置部，其设置于上述基部，构成为载置上述食品；以及控制部，其控制上述保持部以及上述载置部的动作，上述控制部在通过上述保持部保持食品的侧部的状态下，控制上述保持部以及上述载置部的至少一方相对于上述基部的动作，由此将上述食品载置于上述载置部。

根据上述结构，由于通过保持部保持食品的侧面并且将食品载置于载置部，因此能够可靠地保持飞机餐、便当等食品。另外，由于确保了食品的上部的空间，因此对食品的规定的操作(例如涂酱汁)变得容易。

也可以是，上述保持部构成为能够向上述基部的方向或其相反方向移动，上述控制部通过上述保持部保持配置于规定的位置的上述食品的侧部，并且在通过上述保持部保持上述食品的侧部的状态下，使上述保持部向上述基部的方向移动，由此将上述食品载置于上述载置部。

根据上述结构，由于在通过保持部保持食品的状态下，使保持部向上述基部的方向移动，因此易于将食品载置于载置部。

也可以是，上述载置部构成为能够向上述基部的方向或其相反方向移动，上述控制部通过上述保持部保持配置于规定的位置的上述食品的侧部，并且在通过上述保持部保持上述食品的侧部的状态下，使上述载置部相对于上述基部向该食品的方向移动，由此将上述食品载置于上述载置部。

根据上述结构，由于在通过保持部保持食品的状态下，使载置部向保持部的方向移动，因此食品的移动量少也没关系。容易维持食品容器的内容物的状态。

也可以是，上述控制部在通过上述保持部保持食品的侧部、且将上述食品载置于上述载置部的状态下，控制上述保持部以及上述载置部的至少一方相对于上述基部的动作，由此将上述食品释放在规定的位置。根据上述结构，例如能够将进行了涂酱汁操作的食品释放在输送机上。

也可以是，上述规定的位置为在输送机上对置地设置的一对限制部件之间的位置，上述一对限制部件的间隔比上述食品的宽度稍大。

根据上述结构，由于在输送机上对置地设置的一对限制部件的间隔比食品的宽度稍大，因此保持部的对位只要是相对于配置于限制部件之间的食品而言的输送机的输送方向的位置即可。

也可以是，上述保持部构成为能够在保持上述食品的侧部的状态下沿上下方向移动，上述控制部在通过上述保持部保持上述食品的侧部的状态下，将该食品稍向上方抬起后，控制上述保持部以及上述载置部的至少一方相对于上述基部的动作。

根据上述结构，由于在保持食品的状态下，将该食品稍向上方抬起，因此食品变得易于载置于载置部上。

本发明的另一方式所涉及的食品保持装置的动作方法为具备了以下部件的食品保持装置的动作方法：基部；保持部，其设置于上述基部，构成为保持上述食品的侧面；载置部，其设置于上述基部，构成为载置上述食品；以及控制部，其控制上述保持部以及上述载置部的动作，在通过上述保持部保持食品的侧面的状态下，控制上述保持部以及上述载置部的至少一方相对于上述基部的动作，由此将上述食品载置于上述载置部。

本发明具有以上说明的结构，能够在飞机餐、便当等的食品的制造现场中可靠地保持食品。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的机器人的整体结构的立体图。

图2是示意性地表示图1的机器人的一个例子的整体结构的主视图。

图3是表示图2的左臂的末端执行器的结构的图。

图4是表示图2的右臂的末端执行器的结构的图。

图5是简略表示控制装置的结构的功能框图。

图6是表示机器人的运转的顺序的流程图。

图7是表示机器人的动作(食品保持)的一个例子的示意图。

图8是表示机器人的动作(作业)的一个例子的示意图。

图9是表示机器人的动作(作业)的一个例子的示意图。

图10是表示机器人的动作(食品释放)的一个例子的示意图。

图11是表示机器人的动作(食品保持)的其他的一个例子的示意图。

图12是表示机器人的动作(食品保持)的其他的一个例子的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对优选的实施方式进行说明。此外，以下在全部的附图中对相同或者相当的要素标注相同的参照附图标记，并省略其重复的说明。另外，为了容易理解附图，示意性地示出了每一个的构成要素。

(实施方式)

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的机器人的整体结构的立体图。以下，将扩展一对臂的方向称为左右方向，将与基轴的轴心平行的方向称为上下方向，将与左右方向以及上下方向正交的方向称为前后方向。机器人11被导入至食品60的制造现场。在本实施方式中食品60为收纳于规定的容器的飞机餐。以下，将食品的容器和其内容物仅统称为食品60。食品的容器具有顶部被敞开、且底部被封闭的形状。食品的内容物例如包括炸猪排。机器人11为用于进行食品60的盛放操作的装置。

如图1所示，机器人11是具备支承于基座12的一对机械臂(以下，存在仅记载为“臂”的情况)13、13的双臂机器人。机器人11能够设置于相当于一个人大小的有限的空间(例如610mm×620mm)。在机器人11的右侧配置有大型的托盘容器70。托盘容器70具有顶部被敞开、且底部被封闭的形状。在托盘容器70的内部收纳有具有流动性的食材71。在本实施方式中具有流动性的食材71为炸猪排用的酱汁。在机器人11的正面配置有输送机20，该输送机20将食品60向规定的方向(在图中从右方向朝向左方向)输送。在输送机20上的两侧沿着输送方向对置地设置有一对限制部件20a。限制部件20a形成为平板状。各限制部件20a的内壁具有与输送方向平行的平面。输送机20上的食品60配置于一对限制部件20a之间。机器人11通过与左臂13连结的末端执行器18来保持输送机20上的食品60，并且通过与右臂13连结的末端执行器19向食品60的上部供给酱汁(71)。在本实施方式中，一对机械臂13、13的作业区域为覆盖配置于机器人11的右侧的托盘容器70以及配置于机器人11的正面的输送机20上的一部分的区域。

图2是示意性地表示机器人11的一个例子的整体结构的主视图。如图2所示，机器人11具备：基座12，其固定于台车；一对机械臂13、13，其支承于基座12；以及控制装置14，其收纳于基座12内。各臂13是构成为能够相对于基座12移动的水平多关节型机械臂，具备臂部15、肘杆部17以及末端执行器18、19。此外，右臂13以及左臂13也可以是实质上相同的构造。另外，右臂13以及左臂13能够独立地动作或相互关联地动作。

臂部15在本例中由第一连杆15a以及第二连杆15b构成。第一连杆15a通过旋转关节J1而与固定于基座12的上表面的基轴16连结，能够绕通过基轴16的轴心的旋转轴线L1转动。第二连杆15b通过旋转关节J2而与第一连杆15a的末端连结，能够绕被规定在第一连杆15a的末端的旋转轴线L2转动。

肘杆部17由升降部17a以及转动部17b构成。升降部17a通过直动关节J3而与第二连杆15b的末端连结，能够相对于第二连杆15b升降移动。转动部17b通过旋转关节J4而与升降部17a的下端连结，能够绕被规定在升降部17a的下端的旋转轴线L3转动。末端执行器18、19分别与左右的肘杆部17的转动部17b连结。即，在左右臂13的各末端分别设置有末端执行器18、19。

上述结构的各臂13具有各关节J1～J4。而且，在臂13以与各关节J1～J4对应的方式设置有驱动用的伺服马达(未图示)以及检测该伺服马达的旋转角的编码器(未图示)等。另外，两个臂13、13的第一连杆15a、15a的旋转轴线L1处于同一直线上，一方臂13的第一连杆15a与另一方臂13的第一连杆15a以在上下设置高低差的方式配置。

图3的(A)以及图3的(B)是表示设置于左臂13的末端执行器18的结构的侧视图以及俯视图。末端执行器18为用于保持食品60的部件。末端执行器18具备：基部30，其包括肘杆部17的转动部17b；两个保持部31，其设置于基部30；以及载置部32，其设置于基部30。

基部30具备在末端安装有保持部31的直动轴31b，且在内部具备沿着中心轴(L4)驱动直动轴31b的促动器(未图示)，该促动器能够通过驱动直动轴31b，从而相对于基部30向规定的方向(在图中为左右方向)移动保持部31。由此，保持部31能够向基部30的方向或其相反方向移动。

保持部31具备设置于末端的一对爪部31a，且在内部具备驱动这些爪部31a的促动器(未图示)，该促动器通过变更一对爪部31a的间隔(在图中为上下方向)，由此能够保持食品60的侧部60a。

载置部32具有在侧面观察时弯曲为L字形的平板形状，并配置于基部30以及保持部31的下部。在本实施方式中载置部32被固定于基部30。为了载置食品60，末端与食品60的尺寸一致地形成为在俯视观察时呈长方形。

图4的(A)以及图4的(B)是表示设置于右臂13的末端执行器19的结构的主视图以及侧视图。末端执行器19为用于保持具有流动性的食材71或将其向食品60释放的部件。末端执行器19具备：基部40，其包括肘杆部17的转动部17b；旋转关节J5，其具有在机械臂13的至少一个姿势下与水平方向(在图中为前后方向)平行的旋转轴线L4；转动部41，其通过旋转关节J5相对于基部40以能够转动的方式连结；以及末端部42，其安装于转动部41。

基部40经由旋转关节J4与肘杆部17的升降部17a连结，并且经由旋转关节J5与转动部41连结。基部40在侧视观察时弯曲为大致L字形，并在其内侧具备旋转关节J5的驱动部。

转动部41经由旋转关节J5与基部40连结，并且经由安装部件43安装有末端部42。末端部42具有凹部42a和柄部42b。在本实施方式中，末端部42具有勺子形状。勺子的柄部42b经由安装部件43被固定于转动部41。在图4中勺子的长度方向与铅垂方向大致平行。勺子的凹部42a位于下部，勺子的柄部42b位于上部。凹部42a朝向水平方向。以下，将图4那样的凹部42a位于末端部42的下部、且朝向水平方向的状态称为末端部42的基准状态。

图5是简略表示机器人11的控制装置14(参照图2)的结构的功能框图。如图5所示，控制装置14具备：CPU等运算部14a；ROM、RAM等存储部14b；以及伺服控制部14c。控制装置14为例如具备微控制器等计算机的机器人控制器。此外，控制装置14可以由集中控制的单独的控制装置14构成，也可以由相互配合并分散控制的多个控制装置14构成。

在存储部14b存储有作为机器人控制器的基本程序、各种固定数据等的信息。运算部14a读取存储于存储部14b的基本程序等软件并执行，由此控制机器人11的各种动作。即，运算部14a生成机器人11的控制指令，并将其向伺服控制部14c输出。伺服控制部14c构成为基于由运算部14a生成的控制指令，控制与机器人11的各臂13的关节J1～J4对应的伺服马达的驱动。另外，由末端执行器18对食品60的保持动作的控制、由末端执行器19对酱汁(71)的供给动作的控制均通过控制装置6进行。因此，控制装置6进行机器人11整体的动作的控制。

接下来，使用图6的流程图对由控制装置14控制的机器人11的运转动作的一个例子进行说明。从图7到图10是表示机器人11的动作的一个例子的示意图。

首先，机器人11通过末端执行器18保持输送机20上的食品60(图6的步骤S1)。在本实施方式中，控制装置14控制左臂13的动作，如图7的(A)所示，使末端执行器18与输送机20上的规定的位置一致。通过末端执行器18的保持部31保持配置于规定的位置的食品60的侧部60a。这里规定的位置是指：在输送机20上对置地设置的一对限制部件20a之间的位置。这里，限制部件20a的间隔为比食品60的宽度稍大的程度的距离。由此，保持动作时的保持部31的对位只要是相对于配置于限制部件20a之间的食品60而言的输送机20的输送方向的位置即可。然后，如图7的(B)所示，在通过末端执行器18的保持部31保持食品60的侧部60a的状态下，使保持部31向基部30的方向移动，由此将食品60载置于载置部32。

接下来，机器人11在通过末端执行器18保持食品60的状态下将食品60输送至规定的位置(图6的步骤S2)。具体而言，控制装置14控制左臂13的动作，在通过保持部31保持食品60的侧部60a并且将食品60载置于载置部32的状态下，将食品60输送至图1的酱汁(71)的容器70的正上方附近的规定的位置。另一方面，控制装置14控制右臂13的动作，如图8的(A)所示，将末端执行器19的末端部42维持为基准状态并且将凹部42a的一部分沉入填满容器70的酱汁(71)中。使处于基准状态的末端部42的旋转关节J5以正向旋转的方式动作，从而将收纳于规定的容器70中的酱汁(71)的一部分保持于末端部42的凹部42a的内部。

接下来，机器人11通过末端执行器19对食品60进行规定的操作(图6的步骤S3)。具体而言，如图8的(B)所示，控制装置14通过使末端部42的旋转关节J5以反向旋转的方式动作，从而释放保持于末端部42的凹部42a内部的酱汁(71)。通过使酱汁(71)从凹部42a落下，由此如图9所示，能够向处于酱汁(71)的容器70的正上方附近的位置的食品60的整个表面均匀地供给酱汁(71)。对于通过末端执行器18保持的食品60而言，因为上部的空间被确保，所以对食品60的规定的操作(例如涂酱汁)是容易的。这样，根据本实施方式，能够通过末端执行器19以简单的动作向食品60的整个表面均匀地供给酱汁(71)。

接下来，机器人11通过末端执行器18将食品60释放至输送机20上的规定的位置(图6的步骤S4)。具体而言，控制装置14控制左臂13的动作，如图10的(A)所示，在通过末端执行器18的保持部31保持食品60的侧部60a、且将食品60载置于载置部32的状态下，如图10的(B)所示，使保持部31向前方向移动，由此将被供给了酱汁(71)的食品60返回至输送机20上的规定的位置。在这里，规定的位置也是指在输送机20上对置地设置的一对限制部件20a之间的位置。由此，释放动作时的保持部31的对位也只要是相对于配置于限制部件20a之间的食品6而言的输送机20的输送方向的位置即可。机器人11反复进行从步骤S1到步骤S4的动作(图6的步骤S5)直至操作结束为止。

(其他实施方式)

此外，在本实施方式中，载置部32被固定于基部30，在食品60的保持动作(图6的步骤S1)中，在通过保持部31保持食品60的状态下，使保持部31向基部30的方向移动，由此将食品60载置于载置部32(参照图7)，但载置部32也可以构成为能够移动。图11是表示移动载置部32的情况下的机器人的动作的一个例子的示意图。在图11中，载置部32A构成为能够向基部30的方向或其相反方向移动。如图11的(A)所示，通过末端执行器18A的保持部31保持配置于规定的位置的食品60的侧部60a。然后，如图11的(B)所示，在通过末端执行器18A的保持部31保持食品60的状态下，使载置部32A向与基部30的方向相反的方向移动，由此将食品60载置于载置部32A。食品60由于处于被保持部31保持的状态，因此食品60的移动量少也没关系。容易维持食品60的容器的内容物的状态。作为另一例子，也可以对保持部31以及载置部32这两者相对于基部30的动作进行控制，由此将食品60载置于载置部32。

另外，在本实施方式的食品60的开放动作(步骤S4)中，在通过末端执行器18的保持部31保持食品60的侧部60a、且将食品60载置于载置部32的状态下，使保持部31向前方向移动，由此将食品60返回至输送机20上(参照图10)，但如图11所示，载置部32A也可以构成为能够移动。在该情况下，也可以使载置部32A向基部30的方向移动，由此将食品60释放在规定的位置。另外，也可以相对于基部30控制保持部31以及载置部32这两者的动作，由此将食品60释放在规定的位置。

图12是表示食品60的保持动作的另一个例子的示意图。在图12中，保持部31的爪部31A构成为能够在保持食品60的侧部60a的状态下沿上下方向进行动作。如图12的(A)所示，通过保持部31的爪部31A保持食品60的侧部60a。然后，如图12的(B)所示，在通过爪部31A保持食品60的侧部60a的状态下，将该食品60稍向上方抬起。在稍抬起食品60的侧部60a后，如图12的(C)所示，控制保持部31的动作，从而将食品60载置于载置部32上。这样，由于将食品60的侧部60a稍向上方抬起，所以食品60易于载置在载置部32上。

此外，在上述实施方式中末端执行器18的保持部31为通过变更一对爪部31a的间隔(在图中为上下方向)来保持食品60的侧部60a的结构(参照图3)，但并不限定于这样的结构。例如也可以是吸附保持食品60的侧面那样的结构。

此外，在上述实施方式中食品60为飞机餐，但只要是收纳于规定的容器的食品，例如也可以是便当等其他的食品。另外，食材71是酱汁，但只要是收纳于规定的容器的具有流动性的食材，则既可以是沙拉调味汁等液体状的调味料，也可以是芝麻等粉状的调味料。另外，也可以是汤、咖喱汁等食材。

此外，在上述实施方式中，构成为通过双臂型的机器人11进行食品的输送操作，但也可以由具备上述末端执行器18、19并且能够进行定位控制的专用装置来实现。

此外，上述实施方式的机器人11是水平多关节型的双臂机器人，但也可以是垂直多关节型的机器人。

根据上述说明，对于本领域技术人员而言，本发明的大量改进、其他实施方式是显而易见的。因此，上述说明仅应作为例示来解释，是以教导本领域技术人员的目的而提供的执行本发明的最佳实施方式。在不脱离本发明的精神的范围内，实质上能够改变其构造以及/或功能的详细内容。

工业上的可利用性

本发明在飞机餐、便当等食品的制造现场是有用的。

附图标记说明

11...机器人；13...机械臂；14...控制装置；18...末端执行器；19...末端执行器；19a...基部；19b...末端部；20...输送机；20a...限制部件(输送机)；30...基部；31...保持部；32...载置部；40...基部；41...转动部；42...末端部；42a...凹部；42b...柄部；60...食品(飞机餐)；60a...食品的侧部；70...容器；71...食材(酱汁)。