JP2023137647A - 食品取分け装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】食品を目標の重量だけ正確に取分けることができる技術を提供する。【解決手段】食品取分け装置１は、不定形状の食品２１の一部を掴んで把持するグリッパ１１と、取分けの最終目標値に基づいて算出される、１回に把持動作で取分ける食品の重量の第１目標値を決定し、撮影された画像に基づいて、第１目標値に対応する第１ピッキング位置を決定する決定手段（３１３、３１４）と、第１ピッキング位置まで把持部１１を移動させて食品２１の取分けを実行する制御手段とを有する。グリッパ１１による１回の把持動作によって取分けられた食品の重量が第１目標値を満たす場合、決定手段は、次の１回の把持動作にて取分ける食品の重量の第２目標値を決定し、第２目標値に対応する第２ピッキング位置を決定する。【選択図】図９

Description

本発明は、食品取分け装置およびプログラムに関する。

飲食店における業務やサービスの効率化のため、食品を取分けて個別に盛り付ける作業を自動化したいという要望がある。例えば、非特許文献１には、コンテナからサラダやハーブを、グリッパを用いて目標重量だけピッキングすることが記載されている。

Prabhakar Ray and Matthew J. Howard, "Robotic Untangling of Herbs and Salads with Parallel Grippers," in 2020 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems （IROS）, October 25-29, 2020, Las Vegas, NV, USA （Virtual）.

非特許文献１には、グリッパを食品が入った容器へ挿入する深さやグリッパの把持機構（開口部の幅など）を調整することにより、食品が載せられたトレーなどからから予め設定した目標重量の食品をピッキングして小分けにすることが記載されている。しかしながら、把持機構の面積や体積を調整しても、対象物に密度が不均一であったり、対象物内に空隙があったりする場合、目標重量を正確にピッキングする（取分ける）ことが困難となる。
本発明は、目標重量の食品を正確に取分けることができることを目的とする。

本発明は、一の態様において、不定形状の食品の一部を掴んで把持する把持部と、前記把持部を移動させる移動機構と、前記把持部によって掴まれた食品の重量を計測する計量部と、掴んだ食品の重量を計測する計量部と、前記食品の表面形状を撮影する撮影部と、取分けの最終目標値に基づいて算出される、１回に把持動作で取分ける食品の重量の第１目標値を決定し、前記撮影部により撮影された画像に基づいて、当該第１目標値に対応する第１ピッキング位置を決定する決定手段と、前記第１ピッキング位置まで前記移動機構により前記把持部を移動させて前記食品の取分けを実行する制御手段とを有し、前記把持部による１回の把持動作によって取分けられた食品の重量が前記第１目標値を満たす場合、前記決定手段は、次の１回の把持動作にて取分ける食品の重量の第２目標値を決定し、前記決定手段は、当該第２目標値に対応する第２ピッキング位置を決定し、前記制御手段は、前記第２ピッキング位置まで前記把持部を移動して前記食品の取分けを実行する一方、前記把持部による１回の把持動作によって取分けられた食品の重量が前記第１目標値を満たなかった場合、前記決定手段は、前記第１目標値を再決定し、前記制御手段は該再決定された第１目標値での前記食品の把持を実行する食品取分け装置を提供する。
本発明によれば、食品を目標の重量だけ正確に取分けることができる。

好ましい態様において、前記把持部は、前記食品が把持された状態において先端が窄まっている形状となることとしてもよい。
本態様によれば、把持する食品の重量の目標値が小さい場合ほど、把持された食品の重量の目標値に対する誤差量を小さくすることができる

好ましい態様において、前記第１目標値および前記第２目標値に応じて、前記把持部の形状が変化することとしてもよい。
本態様によれば、把持する食品の重量の目標値が小さい場合ほど、把持された食品の重量の目標値に対する誤差量を小さくすることができる

好ましい態様において、前記決定手段は、食品ごとに、実行する把持動作の回数および各把持動作において取分ける食品の重量の目標値を決定することとしてもよい。
本態様によれば、取分けの対象となる食品の特性（粘性、密度等）に応じて、把持動作における条件を変更することができる。

好ましい態様において、前記決定手段は、食品ごとに、ピッキング位置において前記把持部により把持された食品の重量の計測データと、当該ピッキング位置の画像データとを学習した学習モデルを生成し、前記学習モデルを用いて前記第１ピッキング位置および前記第２ピッキング位置を決定することとしてもよい。
本態様によれば、把持する重量の目標値に応じたピッキング位置を適切に決定することができる。

好ましい態様において、前記食品の密度は不均一であり、前記決定手段は、前記画像に基づいて算出される密度にさらに基づいて、前記第１ピッキング位置および前記第２ピッキング位置を決定することとしてもよい。
本態様によれば、食品の密度の不均一性を考慮したピッキング位置の決定を行うことができる。

また本発明は、他の態様において、コンピュータを、不定形状の食品の一部を取分ける際の取分け量の最終目標値に基づいて算出される、１回の把持動作で取分ける食品の重量の第１目標値を決定し、撮影された画像に基づいて、当該第１目標値に対応する第１ピッキング位置を決定する決定手段と、前記食品の一部を掴んで把持する把持部を前記第１ピッキング位置まで移動させて前記食品の取分けを実行する制御手段として機能させるためのプログラムであって、前記把持部による１回の把持動作によって取分けられた食品の重量が前記第１目標値を満たす場合、前記決定手段は、次の１回の把持動作にて取分ける食品の重量の第２目標値を決定し、当該第２目標値に対応する第２ピッキング位置を決定し、前記制御手段は、前記第２ピッキング位置まで前記把持部を移動させて前記食品の取分けを実行する一方、前記把持部による１回の把持動作によって取分けられた食品の重量が前記第１目標値を満たなかった場合、前記決定手段は、前記第１目標値を再決定し、前記制御手段は該再決定された第１目標値での前記食品の把持を実行するプログラムを提供する。

一実施形態に係る食品取分け装置の構成を示した図。 一実施形態に係る食品取分け装置のハードウェア構成を示したブロック図。 一実施形態に係る食品取分け装置の機能的構成を示したブロック図。 一実施形態に係る食品取分け装置のグリッパの構成を示した図。 一実施形態に係る食品取分け装置のグリッパによる食品の把持を説明するための図。 一実施形態に係る食品取分け装置のグリッパによる食品の把持を説明するための図。 一実施形態に係る食品取分け装置の回転機構の構成を示した図。 一実施形態に係る食品取分け装置のグリッパに対する回転制御を説明するための図。 一実施形態に係る食品取分け装置における処理のフローチャートを示した図。 一実施形態に係る食品取分け装置におけるピッキング制御のフローチャートを示した図。 変形例に係る食品取分け装置のグリッパによる食品の把持を説明するための図。 変形例に係るコンテナを説明するための図。

［実施形態］
以下、本発明の一実施形態に係る食品取分け装置を説明する。図面および以下の説明においては、左右方向をＸ軸方向、前後方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示す方向又は示す側をそれぞれ、右方、後方、上方、又は、右側、後側、上側とし、それらの反対方向又は反対側をそれぞれ、左方、前方、下方、又は、左側、前側、下側とする。また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。

図１は、一実施形態に係る食品取分け装置１の構成を示した図である。食品取分け装置１は、グリッパ１１、ロボットアーム１２、回転機構１３、重量計１４、撮影装置１５、台秤１６を備えている。

グリッパ１１は、ロボットアーム１２の先端部に設けられ、ロボットアーム１２の動作により移動し、コンテナ２０内に入れられた不定形状の食品２１の一部を掴んで把持することができる。すなわち、グリッパ１１は、不定形状の食品２１の一部を掴んで把持する把持部の例である。

不定形状の食品とは、一般的に、固有の形状を有するとは認識されない食品あるいは実質的に連続体と認識される食品であって、取分ける際に、その食品を構成する要素の個数ではなく重量で管理されるものである。例えば、ポテトサラダ・マカロニサラダ・スパゲッティサラダ等の高粘度練サラダ、千切りキャベツ、ひじきの煮物等が該当する。

ロボットアーム１２は、先端部に取り付けられてグリッパ１１を移動させ、グリッパ１１が食品２１の一部を掴んで把持することができる位置にグリッパ１１を移動させる。また、グリッパ１１が食品２１の一部を掴んで把持した状態において、グリッパ１１を後述する容器２２が配置された台秤１６の位置まで移動させる。ロボットアーム１２は、グリッパ１１をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のいずれの方向にも移動させることができる。ロボットアーム１２は、把持部であるグリッパ１１を移動させる移動機構の例である。

回転機構１３は、ロボットアーム１２の先端部とグリッパ１１との間に設けられ、グリッパ１１をＺ軸方向（上下方向）に沿った回転軸を中心にして回転させる機構である。回転機構１３は、把持部であるグリッパ１１を回転させる回転機構の例である。

重量計１４は、グリッパ１１の上方に設けられ、グリッパ１１の重量を計測する。グリッパ１１が食品２１を掴んで把持することによりグリッパ１１の重量が増加する。そのため、その増加量を検出することによりグリッパ１１が掴んで把持している食品２１に重量を計測することができる。重量計１４は、把持部であるグリッパ１１が掴んだ食品の重量を計測する計量部の例である。

撮影装置１５は、コンテナ２０の上方に設置され、コンテナ２０内の食品の表面形状を示す画像を上方から撮影するカメラである。撮影装置１５は、撮影対象物までの距離を計測する機能を有しており、コンテナ２０内の食品の各部分のＺ軸方向の高さを計測することができる。撮影装置１５は、食品の表面形状を撮影する撮影部の例である。

台秤１６は、コンテナ２０の外側に設置され、上部に食品２１が取分けられる容器が置かれる。そして、台秤１６は、グリッパ１１により把持された食品２１が容器２２に取分けられた状態で重量を計測する。

コンテナ２０は、上方が開口した箱体であり、矩形状の底面板の四辺に上方に向かって壁となる側面板が設けられている。コンテナ２０の内側には、食品２１が配置されている。本実施形態においては、食品２１としては、ポテトサラダ等の粘性が大きく不定形状の食品を対象として説明するが、これに限定されることはない。

容器供給機２３は、コンテナ２０の外部に設置され、台秤１６に隣接して設置される。容器供給機２３の内部には、複数の容器２２が格納されており、そのうちの１つの容器２２を取り出し、台秤１６上に搬送して設置する。台秤１６上の容器２２への食品２１の取分けが終了すると、台秤１６上の容器２２を押し出して搬送機２４上へ移動させる。

搬送機２４は、コンテナ２０の外部に設置され、台秤１６に対して容器供給機２３と反対側の位置に設置される。搬送機２４は、ベルトコンベヤ等により構成されている。台秤１６から押し出された食品２１が盛り付けられた容器２２がベルトコンベヤ上に載せられ、搬送される。

図２は、食品取分け装置１のハードウェア構成を示したブロック図である。食品取分け装置１は、重量計１４、撮影装置１５、台秤１６からの情報を取得し、グリッパ１１、ロボットアーム１２、回転機構１３、容器供給機２３の動作を制御するための制御装置３０を備える。制御装置３０を設置する位置は特に限定されないが、例えばロボットアーム１２に隣接して設置してもよい。

制御装置３０は、プロセッサ３０１、メモリ３０２、入出力インタフェース３０３を有するコンピュータである。これらの構成は、例えばバスで、互いに通信可能に接続されている。

プロセッサ３０１は、メモリ３０２に記憶されているコンピュータプログラム（以下、単にプログラムという）を読み出して実行することにより食品取分け装置１の各部を制御する。プロセッサ３０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。メモリ３０２は、プロセッサ３０１に読み込まれるオペレーティングシステム、各種のプログラム、データ等を記憶する記憶装置である。

メモリ３０２は、主記憶装置および補助記憶装置を含む。主記憶装置は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）を含む。補助記憶装置は、ソリッドステートドライブ又はハードディスクドライブを含む。入出力インタフェース３０３は、プロセッサ３０１とグリッパ１１、ロボットアーム１２、回転機構１３、重量計１４、撮影装置１５、台秤１６、容器供給機２３との間の信号を中継する。

図３は、食品取分け装置１の機能的構成を示すブロック図である。食品取分け装置１の制御装置３０は、プロセッサ３０１がメモリ３０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、画像取得部３１１、重量取得部３１２、目標値決定部３１３、位置決定部３１４、移動制御部３１５、回転制御部３１６として機能する。目標値決定部３１３および位置決定部３１４は、決定手段の一例である。移動制御部３１５および回転制御部３１６は、制御手段の一例である。

画像取得部３１１は、撮影装置１５で撮影された食品２１の表面形状の画像を示す画像データおよび食品２１の表面までの距離を示す距離データを取得する。そして、距離データより食品２１の表面各部の高さを示す高さデータを算出する。

重量取得部３１２は、重量計１４で計測された、グリッパ１１が把持している食品２１の重量を示す重量データを取得する。また、重量取得部３１２は、台秤１６で計測された、容器２２に取分けられた食品２１の重量を示す重量データを取得する。

目標値決定部３１３は、グリッパ１１で食品２１を掴んで把持する際の、把持する食品２１の重量の目標値を決定する。目標値としては、最終目標値、第１目標値、第２目標値（場合によっては、第３目標値）が決定される。

最終目標値は、最終的に容器２２に取分けるべき食品２１の重量である。本実施形態では、この最終目標値に達する重量の食品２１を容器２２に取分けるために、グリッパ１１による食品２１の把持動作を複数回実施することができるようになっている。

第１目標値は、グリッパ１１による１回目の把持により取得する食品２１の重量の目標値であり、最終目標値以下の値である。第２目標値は、グリッパ１１による２回目の把持により取得する食品２１の重量の目標値である。第２目標値は、最終目標値から１回目の把持により実際に把持して容器２２に入れられた食品２１の重量を減じた値である。

１回目、２回目の把持により取得した食品２１の合計重量が最終目標値に達しない場合は、目標値決定部３１３は、第３目標値を決定することとなる。そして、３回目の把持が行われる。

位置決定部３１４は、画像取得部３１１で取得した画像データおよび高さデータに基づいて、目標値決定部３１３で決定された重量の食品２１をグリッパ１１で掴むことができる位置であるピッキング位置を決定する。ピッキング位置は複数箇所が候補として選択され、そのうちの１つの位置に決定される。ピッキング位置は、グリッパ１１の所定部分（例えば先端部分）位置のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各々の座標値によって示される。

移動制御部３１５は、ロボットアーム１２を駆動制御することにより、グリッパ１１を位置決定部３１４により決定されたピッキング位置まで移動させる。次に、移動制御部３１５は、グリッパ１１を制御して食品２１の一部を掴んで把持させ、把持させた状態で台秤１６の上方の位置までグリッパ１１を移動させる。そして、移動制御部３１５は、グリッパ１１を制御して把持している食品２１を台秤１６の上に配置されている容器２２内に落下させる。

回転制御部３１６は、移動制御部３１５の制御によりグリッパ１１がピッキング位置において食品２１の把持の動作を終了した時点において、その位置でグリッパ１１をグリッパ１１のＺ軸方向に沿ったグリッパ１１の中心線を回転軸として回転させる制御を行う。

なお、この回転制御部３１６による回転制御の実行中に、移動制御部３１５は、ロボットアーム１２を駆動制御することにより、回転軸をＸＹ平面（Ｘ軸、Ｙ軸を含む平面）に沿った方向に移動させる制御を行う。すなわち、グリッパ１１は、回転しながらＸＹ平面に沿って移動することとなる。

図４は、グリッパ１１の構成を示した図である。図４（Ａ）は、グリッパ１０の先端の把持部材であるグリッパ爪部１１１が閉じた状態を示した外観図、図４（Ｂ）は、グリッパ１０の先端のグリッパ爪部１１１が開いた状態を示した外観図、図４（Ｃ）は、グリッパ１１の内部構造を示した断面図である。

グリッパ１１は、グリッパ爪部１１１、連結部１１２、基体１１３とから構成されている。グリッパ１１の下方の先端部には、食品２１を掴んで把持するための４つのグリッパ爪部１１１が設けられている。各々のグリッパ爪部１１１は、半球体（あるいは球形の一部分）を４つに等分割した一片のような形状であり、図４（Ａ）に示すように、４つのグリッパ爪部１１１が閉じた状態では、４つのグリッパ爪部１１１により半球形状が形成される。

図４（Ａ）の状態（以下、閉状態という）では、４つのグリッパ爪部１１１によって形成される半球形状の内部に掴んだ食品２１を把持することができる。なお、本実施形態では、グリッパ爪部１１１は、４つ設けるものとしたが、半球形状を複数個に分割した形状とすれば４つ以外の複数を設けてもよい。

図４（Ｂ）は、４つのグリッパ爪部１１１が上方に移動し、半球形状が開いた状態（以下、開状態という）を示している。この開状態は、ピッキング位置に移動し、直下にある食品２１を掴む前の状態であり、この開状態から図４（Ａ）の閉状態へと移行し、直下にある食品２１が掴み取られる。また、図４（Ａ）の閉状態で、グリッパ爪部１１１内に把持された食品２１は、図４（Ｂ）の開状態に移行することにより、下方に落下させることができる。グリッパ爪部１１１が開状態のときは、図４（Ｂ）に示すように、内部拭き取り部材１１６が露出する。

グリッパ爪部１１１の内側に設けられた内部拭き取り部材１１６は、グリッパ爪部１１１が食品２１を把持した閉状態から開状態へと移行するときに、外周部がグリッパ爪部１１１の内側面に擦れることにより、グリッパ爪部１１１の内側面に付着した食品２１を剥がし落とすことができる。

図４（Ｃ）において、グリッパ爪部１１１、内部拭き取り部材１１６の上方側には連結部１１２、連結部１１２の上方側には基体１１３が設けられている。内部拭き取り部材１１６の内側には、払い落とし部材１１７が設けられており、内部拭き取り部材１１６は払い落とし部材１１７に固定されている。連結部１１２は、連結ギヤ１１２１、回転軸１１２２、支持部材１１２３が設けられており、基体１１３には、モータ１１３１が設けられている。

回転軸１１２２は、一端側でモータ１１３１と連結されており、他端側で払い落とし部材１１７と連結されている。そのため、払い落とし部材１１７は、モータ１１３１の回転により回転軸１１２２とともに回転し、払い落とし部材１１７に固定された内部拭き取り部材１１６を回転させる。この回転動作により、グリッパ爪部１１１の内側面に付着した食品２１を剥がし落とす際に内部拭き取り部材１１６に付着する食品２１を払い落とすことができる。

回転軸１１２２には、ピニオンギヤが設けられており、連結ギヤ１１２１と噛み合っている。連結ギヤ１１２１は円弧状であり、図４（Ｃ）には１本しか記載されていないが、４本設けられている。４本の連結ギヤ１１２１は各々４つの支持部材１１２３と連結されている。さらに４つの支持部材１１２３は各々４つのグリッパ爪部１１１と連結しグリッパ爪部１１１を支持している。

図４（Ｃ）は、図４（Ａ）と同様に、グリッパ爪部１１１が閉状態の場合を示している。この状態において、連結ギヤ１１２１は上方側の位置で回転軸１１２２のピニオンギヤと噛み合っている。この状態で、モータ１１３１が回転することにより、回転軸１１２２が回転する。回転軸１１２２の回転により、回転軸１１２２に設けられたピニオンギヤと噛み合う連結ギヤ１１２１は、円弧形状に沿って移動し、図４（Ｃ）における連結ギヤ１１２１の下方部分が回転軸１１２２と噛み合う位置の方向である上方へと移動する。

連結ギヤ１１２１の移動により、支持部材１１２３も上方へと移動し、支持部材１１２３と連結されたグリッパ爪部１１１も上方へ移動する。その結果、図４（Ｂ）に示すようなグリッパ爪部１１１が開状態へと移行する。

グリッパ爪部１１１開状態において、モータ１１３１を逆方向に回転させることにより、連結ギヤ１１２１を図４（Ｃ）に示す位置へと戻すように移動させることができ、グリッパ爪部１１１を閉状態とすることができる。

図５は、グリッパ１１のグリッパ爪部１１１による食品２１の把持を説明するための図である。図５（Ａ）は、比較的大きい量の食品２１－１を把持する場合を示した図であり、図５（Ｂ）は、比較的小さい量の食品２１－２を把持する場合を示した図である。

図５（Ａ）に示すように、大きい量の食品２１－１を把持する場合は、グリッパ爪部１１１を食品２１の表面位置に対してＺ軸方向のより下方の位置まで移動させてグリッパ爪部１１１を閉状態とする。この場合、グリッパ爪部１１１の先端部が食品２１の深い位置まで達するので、より大きい量の食品２１－１をグリッパ爪部１１１内に把持することができる。

図５（Ｂ）に示すように、小さい量の食品２１－２把持する場合は、グリッパ爪部１１１を食品２１の表面位置に対して図５（Ａ）の場合と比べてＺ軸方向の上方の位置まで移動させてグリッパ爪部１１１を閉状態とする。この場合、グリッパ爪部１１１の先端部が図５（Ａ）の場合と比べて食品２１の浅い位置までしか達しないので、小さい量の食品２１－２をグリッパ爪部１１１内に把持することができる。

図５（Ａ）におけるグリッパ爪部１１１により把持可能な食品２１の範囲である面積Ｓ１は、図５（Ｂ）におけるグリッパ爪部１１１により把持可能な食品２１の範囲である面積Ｓ２より大きい。なお、面積Ｓ１、Ｓ２は、図５中では幅として示されているが、実際にはＹ軸方向後方にも延びる面で示される範囲である。

本実施形態においては、前述のように、最終目標値の重量の食品２１を取分けるために、グリッパ１１による食品２１の把持を複数回実施することを前提としている。図５（Ａ）に示すような比較的大きい量の食品２１－１を把持する動作は、１回目の把持の際に行う。そして、図５（Ｂ）に示すような比較的小さい量の食品２１－２を把持する動作は、２回目以降の把持の際に行う。

図５（Ａ）のように、食品２１の表面の比較的大きい面積Ｓ１の範囲を把持した場合、図５（Ｂ）のような比較的小さい面積Ｓ２の範囲を把持する場合と比べて、把持した食品２１－１の重量は、目標値に対して誤差の重量が大きくなる。これは、食品２１の表面の凹凸の影響を受けやすいためである。

例えば、図５（Ａ）のように把持を行う場合の目標値が５０ｇである場合、実際に把持した重量は４５ｇ～５５ｇ程度となり、誤差の範囲が±５ｇであるとする。そして、例えば、図５（Ｂ）のように把持を行う場合の目標値が１０ｇである場合、実際に把持した重量は９ｇ～１１ｇ程度となり、誤差の範囲は±１ｇとなり、図５（Ａ）の場合の±５ｇより小さくなる。

そこで、１回目の把持で、図５（Ａ）に示すような比較的大きい量の食品２１－１を把持して最終目標値に近い重量を取得し、２回目以降に最終目標値に達するための残りの小さい量の食品２１－２を把持する。２回目以降の目標値に対する把持した重量の誤差を小さくすることができ、最終目標値の重量の食品２１を、２回目ないし３回目（あるいは場合によってはそれ以上の回数であってもよい）の把持動作で確実に取得することができる。

以上のように、本実施形態のグリッパ１１のグリッパ爪部１１１は、閉状態において、先端が窄まっている形状となっている。このため、小さい量の食品２１を把持する場合ほど目標値に対する把持した重量の誤差を小さくすることができる。

図６は、グリッパ１１のグリッパ爪部１１１による食品２１の把持を説明するための図である。図６において、食品２１Ｐは、Ｘ軸方向の所定範囲ごとの表面の高さ位置（Ｚ軸方向位置）のグラフとして示されている。図６は、Ｘ軸方向の沿った断面を示しているが、食品２１Ｐは、Ｙ軸方向にも広がるグラフとして表すことができる。

図６に示すような、食品２１Ｐの高さ方向位置を示すグラフは、制御装置３０の画像取得部３１１が撮影装置１５からの食品２１の表面形状の画像を示す画像データ、および食品２１の表面各部の高さを示す高さデータを取得することにより生成することができる。

制御装置３０の位置決定部３１４は、画像取得部３１１が取得した画像データ、高さデータに基づいて、図６に示すようなＸ軸方向（およびＹ軸方向）における食品２１の各位置における高さを示すグラフ（食品２１Ｐ）を生成する。

そして、位置決定部３１４は、グラフに基づいて、目標値決定部３１３で決定された目標値である重量の食品２１が把持できる位置を選定する。制御装置３０においては、食品２１の平均的な密度データが予め設定されており、位置決定部３１４は、目標値である重量と設定された密度データに基づいて、把持すべき食品Ｐの体積を算出する。

位置決定部３１４は、グリッパ爪部１１１が閉じた状態での形状と、食品２１Ｐの各部の高さデータ、設定された密度データとから、目標値の重量に相当する体積の食品２１を把持できるグリッパ爪部１１１の位置（Ｘ軸座標、Ｙ軸座標、Ｚ軸座標）を選定する。

図６に示すように、グリッパ爪部１１１内に把持される食品２１Ｐ－１の体積は、グリッパ爪部１１１の形状（既知である）と、グリッパ爪部１１１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向各々の位置と、食品２１Ｐの表面形状（高さ分布）と、食品２１Ｐの密度（予め設定されている）とにより決定される。

位置決定部３１４は、目標値の重量に相当する体積を把持可能と予測されるＸＹ平面内の複数の位置において、所望の体積の食品２１を把持可能となるＺ軸方向の把持位置を算出することにより、複数の把持位置（ピッキング位置）を決定する。

図７は、食品取分け装置１の回転機構１３の構成を示した図である。図７に示すように、ロボットアーム１２の先端部には、グリッパ１１、回転機構１３、重量計１４が設けられている。回転機構１３は、連結部１３１、モータ１３２、モータ回転軸１３３を備えている。

連結部１３１は、回転機構１３の下方に設けられるグリッパ１１、重量計１４と回転機構１３とを連結するための部材である。グリッパ１１が重量計１４に取り付けられ、重量計１４が連結部１３１に取り付けられ固定されている。

モータ回転軸１３３は、モータ１３２によって回転する。モータ１３２はロボットアーム１２に固定されている。モータ回転軸１３３は、連結部１３１に固定されており、モータ回転軸１３３が回転することにより、連結部１３１、重量計１４、グリッパ１１は一体的に回転する。モータ回転軸１３３は、グリッパ１１（およびグリッパ爪部１１１）の中心線Ｌと一致するように設けられている。モータ回転軸１３３の回転によりグリッパ１１（およびグリッパ爪部１１１）は中心線Ｌに対して対称な形状であり、この中心線Ｌを回転中心として回転する。以下、中心線Ｌをグリッパ回転軸Ｌともいう。

図８は、グリッパ１１のグリッパ爪部１１１の回転制御を説明するための図である。図８（Ａ）は、グリッパ爪部１１１が食品２１－１を把持した状態での、グリッパ爪部１１１の回転制御を説明するための平面図である。図８（Ｂ）および図８（Ｃ）は、それぞれ、グリッパ爪部１１１が食品２１－１を把持した状態で、グリッパ爪部１１１の回転軸（すなわちグリッパ回転軸Ｌ）の位置を変化させる制御例を説明するための断面図および平面図である。

図８（Ａ）は、グリッパ１１のグリッパ爪部１１１が食品２１のピッキング位置に挿入され、グリッパ爪部１１１を閉状態として食品２１－１を把持している状態を示している。この状態で、制御装置３０の回転制御部３１６は、グリッパ１１を回転させる制御を実行する。グリッパ１１を回転させることにより、グリッパ爪部１１１も同様に回転する。

グリッパ１１の回転は、グリッパ回転軸Ｌを中心として行われる。グリッパ爪部１１１の閉状態における外形状は、グリッパ回転軸Ｌに対して対称な形状となっている。グリッパ１１全体を中心線Ｌに対して対称な形状とすることが好ましい。

回転制御部３１６による回転制御は、図８（Ａ）における矢印Ａ方向（以下、正回転方向という）へ回転させた後、矢印Ｂ方向（以下、逆回転方向という）へ回転させる。正回転方向および逆回転方向の回転角は、それぞれ４５度～１３５度であることが好ましい。なお、矢印Ｂ方向を正回転方向、矢印Ａ方向を逆回転方向としてもよい。すなわち、矢印Ｂ方向へ回転させた後、矢印Ａ方向へ回転させてもよい。以上のような回転制御は、回転制御部３１６が回転機構１３を制御することにより行われる。

図８（Ｂ）に示すように、回転制御部３１６がグリッパ１１の回転制御を行っている状態のとき、すなわちグリッパ１１およびグリッパ爪部１１１の回転中に、移動制御部３１５は、ロボットアーム１２を駆動制御することにより、グリッパ１１をグリッパ回転軸Ｌと交差する面内（例えば、回転軸と直交するＸＹ面内あるいは水平面内）の矢印Ｃ方向、あるいは矢印Ｃ方向と逆方向の矢印Ｄ方向に移動させる。すなわち、グリッパ１１の回転制御は、グリッパ回転軸Ｌ（あるいはモータ回転軸１３３）の位置を第１方向（矢印Ｃ方向）、あるいは第２方向（矢印Ｄ方向）に変化させながら行われる。

例えば、グリッパ爪部１１１が正方向に回転している間は、グリッパ回転軸Ｌを矢印Ｃ方向に移動させる一方、グリッパ爪部１１１が逆方向に回転している間、グリッパ回転軸Ｌを矢印Ｄ方向に移動させてもよいし、その逆でもよい。すなわち、グリッパ回転軸Ｌは、回転の方向に連動して、ＸＹ面内内で直線往復運動を行う。

図８（Ｃ）は、回転制御部３１６によるグリッパ１１の回転中に行うグリッパ回転軸Ｌ（図中、Ｌ１～Ｌ４で示している）の位置の移動の別の例を示している。図８（Ｃ）においては、グリッパ回転軸Ｌの位置が中心軸Ｒ（Ｚ軸方向に沿った軸）を中心としてＸＹ平面内に円形の軌跡を描くように、グリッパ爪部１１１を移動させる。

図８（Ｃ）における点Ｌ１と円Ｇは、食品２１－１を把持した時点におけるグリッパ回転軸Ｌとグリッパ爪部１１１の外周位置を示している。Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、グリッパ回転軸Ｌの中心軸Ｒを中心とした移動軌跡上の各位置を示している。円Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４は、グリッパ回転軸ＬがＬ２。Ｌ３、Ｌ４の各々の位置にあるときのグリッパ１１のグリッパ爪部１１１の外周位置を示している。

グリッパ回転軸Ｌの位置の移動は、矢印Ｅ方向、あるいは矢印Ｅ方向と反対方向の矢印Ｆ方向に行われる。図８（Ｃ）におけるグリッパ回転軸Ｌの移動制御は図８（Ｂ）の場合と同様に、制御装置３０の移動制御部３１５がロボットアーム１２を駆動制御することにより行われる。

例えば、グリッパ爪部１１１が正方向に回転中は、グリッパ回転軸Ｌを矢印Ｅ方向に移動させ、グリッパ爪部１１１が逆方向に回転中は、グリッパ回転軸Ｌを矢印Ｆ方向に移動させてもよいし、その逆でもよい。図８（Ｃ）においては、グリッパ回転軸Ｌは、全円形に近い軌跡の範囲（３６０度に近い）で移動するものとしているが、半円形（１８０度回転）の範囲としてもよいし、１８０度未満である１／４円形（９０度回転）の範囲としてもよい。

以上のように、グリッパ１１を回転させながら、グリッパ回転軸Ｌの位置を移動させる制御を行うことにより、グリッパ爪部１１１の外側面を周囲にある食品２１に押し付ける。こうすることで、グリッパ爪部１１１の外側面に付着した食品２１は、周囲にある食品２１側に擦り付けられる（なすりつけられる）ことで、グリッパ爪部１１１の外側面から除去される。

また、図８（Ａ）に示すように、グリッパ１１を回転させながら、かつ、図８（Ｂ）（Ｃ）に示すように、グリッパ回転軸Ｌを移動させることにより、グリッパ１１のグリッパ爪部１１１の外周面のいずれの位置に付着した食品２１もまんべんなく周囲の食品２１に擦り付けることができる。

図９は、食品取分け装置１の制御装置３０における処理のフローチャートを示した図である。制御装置３０のプロセッサ３０１がメモリ３０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、図９に示す処理が実行される。

まず、制御装置３０の目標値決定部３１３は、容器２２に取分ける食品２１の重量の最終目標値を取得する（ステップＳ６０１）。この最終目標値は、ユーザによって予め設定されており、制御装置３０のメモリ３０２に格納されている。

続いて、目標値決定部３１３は、グリッパ１１による１回目の把持動作において把持する食品２１の重量の目標値である第１目標値を決定する（ステップＳ６０２）。例えば、ステップＳ６０１で取得した最終目標値が７５ｇであるとする。最終目標値の誤差を＋３ｇまで許容する場合、最終目標値は７５～７８ｇとなる。１回目の把持動作における第１目標値は、例えば、最終目標値以下である３５ｇ～７５ｇの範囲とする。第1目標値（の下限）を設けている理由は、把持した量が最終目標値に対して相当程度かけ離れている場合（例えば最終目標値の５０％以下）、把持した量を廃棄して把持動作を最初からやり直した方が、最終的な把持動作の回数ないし取分けた食品の合計が最終目標値まで到達に要する時間が短くなる可能性が高いことを考慮している。

続いて、画像取得部３１１は、撮影装置１５から食品２１の表面形状を示す画像データと表面各部の高さを示す高さデータを取得する（ステップＳ６０３）。位置決定部３１４は、目標値決定部３１３で決定された第１目標値の重量と、予め設定された食品２１の密度データとから把持すべき食品２１の体積を算出する。第１目標値は上述のように３５ｇ～７５ｇであるので、ここでは３５ｇ～７５ｇの間の値である例えば６０ｇを基準として把持すべき食品２１の体積を算出する。そして、位置決定部３１４は、当該体積の食品２１が把持することが可能と予測されるグリッパ１１のピッキング位置（Ｘ軸座標、Ｙ軸座標、Ｚ軸座標）を複数決定する（ステップＳ６０４）。続いて、移動制御部３１５、回転制御部３１６により、ピッキング制御が実行される（ステップＳ６０５）。

図１０は、制御装置３０の移動制御部３１５、回転制御部３１６によるピッキング制御のフローチャートを示した図である。制御装置３０のプロセッサ３０１がメモリ３０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、図１０に示す処理が実行される。以下、図１０に示すピッキング制御の説明をする。

まず、移動制御部３１５は、位置決定部３１４により決定された複数のピッキング位置のうちの１つを選択して、そのピッキング位置が示すＸ座標値、Ｙ座標値の位置へとグリッパ１１を移動させる（ステップＳ６５１）。この移動は、ロボットアーム１２を駆動制御することにより行われる。なお、この移動時は、グリッパ１１のグリッパ爪部１１１は開状態としておく。なお、グリッパ１１が食品２１の表面に接触することがないように、グリッパ１１のＺ軸方向位置は、食品２１の表面の高さに対して十分に高い位置に移動させておく。

ピッキング位置が示すＸ座標値、Ｙ座標値の位置へとグリッパ１１への移動が完了すると、移動制御部３１５は、ロボットアーム１２を駆動制御することによりグリッパ１１を下方へ移動させ、ピッキング位置が示すＺ軸座標値の位置へと移動させる（ステップＳ６５２）。

続いて、移動制御部３１５は、グリッパ１１のグリッパ爪部１１１を閉状態とする制御を行う（ステップＳ６５３）。この制御により、閉じられたグリッパ爪部１１１内に食品２１が把持された状態となる。以後、把持された食品２１を食品２１－１と記載する場合もある。

続いて、回転制御部３１６は、回転機構１３を駆動制御することにより、グリッパ１１を回転させる制御を行う（ステップＳ６５４）。このとき、グリッパ１１の回転中に、移動制御部３１５は、ロボットアーム１２を駆動制御することにより、グリッパ回転軸ＬをＸＹ平面内（水平面内）で移動させる制御（なすりつけ動作）を行う。すなわち、図８（Ａ）に示した回転制御を行うとともに、図８（Ｂ）あるいは図８（Ｃ）に示したグリッパ回転軸Ｌの移動制御を行う。

続いて、移動制御部３１５は、ロボットアーム１２を駆動制御することによりグリッパ１１を上方に移動させ、食品２１の表面の高さに対して十分に高い位置に移動させる（ステップＳ６５５）。

図９に戻って説明すると、グリッパ１１のグリッパ爪部１１１内に食品２１－１を把持した状態で、重量取得部３１２は、重量計１４からグリッパ爪部１１１が把持している食品２１－１の重量計測値を取得する（ステップＳ６０６）。そして、重量取得部３１２は、取得した重量計測値が、第１目標値を満たすか否か、すなわち、第１目標値の範囲内（３５ｇ～７５ｇ）であるか否かを判断する（ステップＳ６０７）。

取得した重量計測値が第１目標値を満たさない場合（ステップＳ６０７：Ｎｏ）、すなわち、把持している重量が小さすぎる場合（３５ｇ未満の場合）、あるいは把持している重量が大きすぎる場合（７５ｇを超える場合）は、移動制御部３１５は、グリッパ１１のグリッパ爪部１１１を開状態とする制御を行う。この場合、把持された食品２１－１は落下し、コンテナ２０内に戻される（ステップＳ６０８）。

続いて、目標値決定部３１３は、第１目標値を再決定する（ステップＳ６０９）。第１目標値は、前回設定した値と同一として再決定してもよいし、前回設定した値と異なる値を第１目標値として再決定してもよい。例えば、前回の第１目標値に対して、重量計測値が大きかった場合は、第１目標値を前回より小さい値に決定してもよい。また、前回の第１目標値に対して、重量計測値が小さかった場合は、第１目標値を前回より大きい値に決定してもよい。

そして、ステップＳ６０４に戻って再決定された第１目標値による把持の処理を再度繰り返す。ステップＳ６０４におけるピッキング位置の決定においては、前回の処理で複数箇所のピッキング位置が決定されているので、前回とは異なるピッキング位置での把持処理を行う。

なお、ステップＳ６０７での判断において、把持している重量が大きすぎる場合については、最終目標値（ここでは例えば７５ｇ）に対する誤差を考慮してもよい。すなわち、最終目標値として例えば３ｇの誤差が許容されるのであれば、７８ｇ以下であれば、次のステップＳ６１０の処理へ進んでもよい。

取得した重量計測値が、第１目標値を満たす場合（ステップＳ６０７：Ｙｅｓ）、すなわち、３５ｇ～７５ｇの範囲である場合、移動制御部３１５は、グリッパ１１を台秤１６の位置へ移動させる（ステップＳ６１０）。

移動制御部３１５は、グリッパ１１を台秤１６の上方の位置に移動させると、グリッパ１１のグリッパ爪部１１１を開状態とし、把持していた食品２１－１を台秤１６の上に置かれている容器２２内に落下させる（ステップＳ６１１）。

続いて、重量取得部３１２は、台秤１６で計測された容器２２内の食品２１－１の重量計測値を取得する（ステップＳ６１２）。そして、重量取得部３１２は、重量計測値が最終目標値未満であるか否かを判断する（ステップＳ６１３）。

重量計測値が最終目標値に達している場合（ステップＳ６１３：Ｎｏ）、食品取分け処理は完了したことになるので、制御装置３０は、処理終了のための制御を行う。例えば、制御装置３０は、容器供給機２３に対して、取分け完了を示す信号を出力して処理を終了する。そして、容器供給機２３は、台秤１６上の食品２１－１が取分けられた容器２２を搬送機２４に押し出して、次の容器２２を台秤１６上に搬送する。次の容器２２が台秤１６上に置かれたことを認識し、制御装置３０は、図９のフローチャートに示す処理を再度開始する。

重量計測値が最終目標値未満である場合（ステップＳ６１３：Ｙｅｓ）、すなわち、台秤１６の容器２２内の食品２１－１の重量計測値が最終目標値である７５ｇに達していない場合、目標値決定部３１３は、次回（２回目）の把持動作における第２目標値を決定する。

この第２目標値は、最終目標値から、ステップＳ６１２で取得した重量計測値（台秤１６による重量計測値）を減じた値とする（ステップＳ６１４）。例えば、ステップＳ６１２で取得した重量計測値は６５ｇであった場合は、第２目標値は、最終目標値の７５ｇから６５ｇを減じた１０ｇとなる。そして、ステップＳ６０２へ戻って、２回目の把持動作を行う。

ステップＳ６０２～Ｓ６１４の処理は、ステップＳ６１３において、重量計測値が最終目標値に達するまで繰り返される。すなわち、２回目の把持動作の後、３回目以降の把持動作が行われる場合もある。

以上のように、本実施形態においては、１回目の把持動作において比較的大きい重量である目標値を決定してグリッパ１１による把持動作を行う。大きい重量を把持する場合、目標値に対する実際に把持した重量の誤差は大きめとなる。しかしながら、２回目以降の把持動作においては、目標値が１回目より小さくなるため、目標値に対する実際の把持した重量の誤差は小さくなる。従って、２回目あるいは３回目（あるいはそれ以上回数の）動作を行うことにより、食品２１を高い精度で最終目標値の重量に取分けることができる。例えば、法令や業界慣行や最終目標値において許容される誤差が小さい場合であっても、取分けを実現することができる。

［変形例］
上述した実施形態は様々に変形することができる。以下にそれらの変形の例を示す。なお、上述した実施形態および以下に示す変形例は適宜組み合わされてもよい。

（１）上述した実施形態においては、グリッパ１１は、複数のグリッパ爪部１１１により、食品２１を把持した閉状態において半球形となり、この結果、小さい量の食品２１を把持する場合ほど目標値に対する把持した重量の誤差を小さくものとした。しかし、グリッパ１１の先端部の構成はこれに限定されない。
例えば、閉状態において球形となる構成の場合において、グリッパ爪部の数や形状は上述した例に限らない。また、球形以外としては、例えば、錐形（円錐や角錐）であってもよい。要するに、Ｚ軸方向（食品に挿入する方向；深さ方向）に対して先端が徐々に窄んでいるような形状であることが好ましい。
また、取分け対象の物品の性質によっては、把持している状態において、球体や錐体などの閉空間が形成されない（換言すると、各爪部の先端同士が接触しない）構造であってもよい。

図１１は、変形例に係るグリッパ５１のグリッパ爪部５１１の模式的な形状、およびに食品２１の把持を説明するための図である。図１１（Ａ）は、比較的大きい量の食品２１－３を把持する場合を示した図であり、図１１（Ｂ）は、比較的小さい量の食品２１－４を把持する場合を示した図である。

同図に示すように、グリッパ５１の先端部には、把持部材である複数（同図の例では２つ）の平板状のグリッパ爪部５１１がそれぞれ内側（中心側）に傾けられた状態で対向して設けられている。グリッパ５１を下降させて、グリッパ爪部５１１を食品２１内に挿入し、２つのグリッパ爪部５１１の互いに内側へと移動させる（グリッパ爪部５１１の間隔を短くする）ことにより、２つのグリッパ爪部５１１の間にある食品２１－３あるいは食品２１－４を挟むように把持する。

図１１に示すように、グリッパ５１は、２つのグリッパ爪部５１１間の距離を変化させることができる。図１１（Ａ）における２つのグリッパ爪部５１１間の距離は、図１１（Ｂ）における２つのグリッパ爪部５１１間の距離よりも長い。なお、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）において、グリッパ爪部５１１のＺ軸方向（上下方向）の長さは変化しない。

図１１（Ａ）のように２つのグリッパ爪部５１１間の距離を長くすることにより、把持可能な食品２１の範囲である面積Ｓ３を大きくすることができる。また、図１１（Ｂ）のように２つのグリッパ爪部５１１間の距離を短くすることにより、把持可能な食品２１の範囲である面積Ｓ４を小さくすることができる。

上述の実施形態における図５（Ａ）（Ｂ）と同様に、図１１（Ａ）のように食品２１の表面の比較的大きな面積Ｓ３の範囲を把持した場合、図１１（Ｂ）のような比較的小さな面積Ｓ４の範囲を把持する場合と比べて、把持した食品２１－３の重量は、目標値に対して誤差の重量が大きくなる。

そこで、目標値が比較的大きい１回目の把持で、図１１（Ａ）に示すような比較的大きい量の食品２１－３を把持して最終目標値に近い重量を取得し、目標値が比較的小さくなる２回目以降に小さい量の食品２１－４を把持する。このようにすることで、２回目以降の目標値に対する把持した重量の誤差を小さくすることができ、最終目標値の重量の食品２１を２回目、あるいは３回目の把持で取得することができる。

（２）上述の実施形態においては、食品２１を入れるコンテナ２０は、底面板の四辺に壁となる側面板が設けられているものとしたが、壁となる側面板がない構成としてもよい。
図１２は、変形例に係るコンテナ２０Ａを説明するための図である。図１２（Ａ）は、上述の実施形態によるコンテナ２０を用いた食品２１の把持動作を示した図であり、図１２（Ｂ）は変形例によるコンテナ２０Ａを用いた食品２１の把持動作を示した図である。

図１２（Ａ）において、コンテナ２０は、底面板２０１と側面板２０２とから構成されている。グリッパ１１によりコンテナ２０内の食品２１の把持動作を行う際に、図８（Ｂ）（Ｃ）で説明したように、グリッパ爪部１１１で食品２１の一部を把持した状態でグリッパ爪部１１１を水平方向に移動させて周囲の食品２１に押し付け、グリッパ爪部１１１の外側面に付着した食品２１を周囲の食品２１に擦り付ける動作を行う。

このような把持動作をコンテナ２０内で繰り返すと、コンテナ２０の外周側の側面板２０２に近い位置でも把持動作を行うことになる。その場合、図１２（Ａ）に示すように、側面板２０２に近い位置の食品２１は、側面板２０２へと押し付けられることになり、しだいに側面板２０２の表面に食品２１が付着していく。

側面板２０２の表面に食品２１が付着した食品２１は、グリッパ爪部１１１で把持することが困難である。また、側面板２０２に近い位置でグリッパ１１による把持動作を行うと、グリッパ１１のグリッパ爪部１１１より上方にある外周部に側面板２０２に付着した食品２１が接触して、グリッパ１１に付着してしまう場合がある。このようにグリッパ１１のグリッパ爪部１１１以外の部分に付着した食品２１は、払い落とすことが困難であり、重量計１４での計測の精度にも影響が及ぶ可能性がある。

図１２（Ｂ）のコンテナ２０Ａにおいては、側面板２０２がなく、底面板２０１の上に食品２１が載せられている。このような構成においては、コンテナ２１Ａ内でグリッパ１１による食品２１の把持動作を繰り返し行うと、食品２１はコンテナ２０Ａの外周側へ広がっていく。しかしながら、図１２（Ａ）のように側面板がないので、グリッパ１１のグリッパ爪部１１１以外の部分に食品２１が付着することはない。

また、グリッパ１１による把持動作を、コンテナ２０Ａの外周側にある食品２１から順に行っていくことにより、コンテナ２０Ａの側面板２０２の外部へ食品２１を押し出すことを防止し、食品２１を内側へと寄せていくことができる。

（３）上述の実施形態においては、グリッパ１１での把持動作における把持する食品の重量の目標値はユーザが任意に設定するものとしたが、制御装置３０において、食品の物性（粘性など）や種類、あるいは把持回数ないし時間的制約、最終目標重量において許容される誤差などを考慮して、目標値を設定してもよい。

また、上述の実施形態では、把持動作は複数回行うことを前提としているが、把持する回数（取分け動作の回数）の上限値を予め設定しておき、上限値に基づいて各回の目標値を決定するものとしてもよい。

（４）上述の実施形態においては、ピッキング位置の決定は、目標値の重量に対応する食品の体積を算出し、撮影装置１５からの食品の画像データ、高さデータに基づいて、算出した体積の食品が把持可能な位置を決定するものとしたが、制御装置３０において、予め学習モデルを生成しておき、その学習モデルを用いて、ピッキング位置を決定してもよい。

例えば、上述の実施形態に係る食品取分け装置１を用いて、食品の種類ことに、予め複数のピッキング位置において、グリッパ１１で食品を把持し、把持されている食品の重量を重量計１４あるいは台秤１６により計測する。それらの計測データと、撮影装置１５で撮影した各々のピッキング位置の画像データとを学習した学習モデルを制御装置３０により生成しておく。

実際の食品の取分け処理において、制御装置３０の目標値決定部３１３は、対象の食品の種類に応じた学習モデルを用いて、把持する重量の目標値と撮影装置１５からの食品の画像データとから、ピッキング位置（１回目の把持動作のピッキング位置および２回目以降の把持動作のピッキング位置）を決定する。

（５）上述の実施形態においては、制御装置３０の位置決定部３１４は、予め設定されている食品２１の平均的な密度データに基づいて、目標値の重量に相当する体積の食品２１を把持可能なピッキング位置を決定するものとした。これに代えて、位置決定部３１４は、撮影装置１５からの食品２１の画像データに基づいて算出した食品２１の各部における密度により、ピッキング位置を決定するものとしてもよい。

例えば、食品２１がポテトサラダである場合、画像データを用いた画像認識により、ポテトサラダを構成している食材であるポテト、キュウリ、ニンジンの分布、すなわち、各部における各食材の占める割合により、各部の密度を推定することができる。それらの密度の推定値を用いてピッキング位置候補における把持可能な体積を推定することにより、ピッキング位置を決定することができる。以上のようにして、密度が不均一な食品であっても、適切にピッキング位置を決定することができる。

（６）上述の実施形態においては、食品２１－１を把持した状態でのグリッパ１１の回転制御中に、図８（Ｂ）および（Ｃ）に示したようにグリッパ１１のグリッパ爪部１１１をＸＹ平面内（水平面内）で移動させる移動制御を行うものとしたが、この移動制御に加えて、又はこの移動制御に代えて、グリッパ爪部１１１をグリッパ回転軸Ｌ方向の下方（Ｚ軸の下方向；コンテナの底に向かう方向）に移動させる制御を行ってもよい。この移動制御は、図８（Ｂ）および（Ｃ）の移動制御と同様に、制御装置３０の移動制御部３１５がロボットアーム１２を駆動制御することにより行うことができる。

このように、グリッパ１１を回転させながら、あるいは、グリッパ回転軸Ｌの位置を移動させる制御を行いながら、グリッパ爪部１１１を下方に移動させることにより、グリッパ爪部１１１の外側面を下側にある食品２１に押し付けることができ、グリッパ爪部１１１の下側面に付着した食品２１を、下側にある食品２１側に擦り付けることで除去することができる。
同様に、グリッパ１１を回転させながら、あるいはグリッパ回転軸Ｌの位置を移動させる制御を行いながら、グリッパ爪部１１１を上方に移動させてもよい。すなわち、図８のステップＳ６５５において、回転動作および／またはＸＹ面内での移動動作を行いながら、グリッパ爪部１１１を引き上げることにより、グリッパ爪部１１１に付着した食品を周囲の食品に擦り付けるまたは振り払うことができる。

（７）上述の実施形態においては、食品２１の把持後にグリッパ１１のグリッパ回転軸Ｌを中心とした回転制御を行う際に、その回転角度は任意に設定するものとしたが、食品２１の粘性に応じて、回転角度を設定してもよい。例えば、粘性の大きい食品２１を把持する場合ほど、回転角度を大きくするように決定してもよい。
また、回転角度を設定するのに代えて、回転速度を設定してもよい。例えば、粘性の大きい食品２１を把持する場合ほど、回転速度を大きくするように決定してもよい。

また、図８（Ｂ）に示したグリッパ回転軸Ｌの水平方向への移動制御に関しても、食品２１の粘性に応じて、移動距離あるいは移動速度を設定してもよい。例えば、粘性の大きい食品２１を把持する場合ほど、グリッパ回転軸Ｌの水平方向への移動距離を大きくするように決定してもよい。また、例えば、粘性の大きい食品２１を把持する場合ほど、グリッパ回転軸Ｌの水平方向への移動速度を大きくするように決定してもよい。

また、図８（Ｃ）に示したグリッパ回転軸Ｌの中心軸Ｒを中心とした回転制御に関しても、食品２１の粘性その他の物性に応じて、回転角度あるいは回転速度を設定してもよい。例えば、粘性の大きい食品２１を把持する場合ほど、グリッパ回転軸Ｌの中心軸Ｒを中心とした回転角度を大きくするように決定してもよい。また、粘性の大きい食品２１を把持する場合ほど、グリッパ回転軸Ｌの中心軸Ｒを中心とした回転速度を大きくするように決定してもよい。同様に、食品２１の物性に応じて、グリッパ爪部１１１のＺ軸方法の移動速度を設定してもよいし、グリッパ回転軸ＬのＸＹ面内における移動の速度、移動量（距離）、経路を設定してもよい。

（８）上述の実施形態においては、食品を対象としたが、把持することが可能な物体であれば、食品以外の任意の物体に対して本発明を適用することができる。本発明の装置は、不定形状で、特に粘性のある物品の取分け処理に特に好適である。

（９）上述の実施形態においては、食品２１は容器２２に取分けるものとしたが、レストラン等での顧客向けの料理の食材を取分ける場合は、皿等の食器に取分けるものとしてもよい。その場合、容器供給機２３に代えて、食器供給機を設置すればよい。

要するに、本発明に係る取分け方法においては、物体の一部を取分ける際の取分け量の最終目標値に基づいて算出される、１回の把持動作で取分ける物体の重量の第１目標値を決定するステップと、撮影された画像に基づいて、当該第１目標値に対応する第１ピッキング位置を決定するステップと、前記物体の一部を掴んで把持する把持部を前記第１ピッキング位置まで移動させて前記物体の取分けを実行するステップが実行される。そして、一回の把持動作によって取分けられた物体の重量が前記目標値を満たす場合、次の１回の把持動作にて取分ける物体の重量の第２目標値を決定し、当該第２目標値に対応する第２ピッキング位置を決定し、前記第２のピッキング位置まで前記把持部を移動させて前記物体の取分けを実行する一方、前記把持部による１回の把持動作によって取分けられた物体の重量が前記第１目標値を満たなかった場合、前記第１目標値を再決定し、該再決定された第１目標値での前記物体の把持を実行する。

１・・食品取分け装置、１１・・グリッパ、１２・・ロボットアーム、１３・・回転機構、１４・・重量計、１５・・撮影装置、１６・・台秤、２０・・コンテナ、２１・・食品、２２・・容器、２３・・容器供給機、２４・・搬送機、３０・・制御装置、５１・・グリッパ、１１１・・グリッパ爪部、１１２・・連結部、１１３・・基体、１１６・・内部拭き取り部材、１１７・・払い落とし部材、２０１・・底面板、２０２・・側面板、３０１・・プロセッサ、３０２・・メモリ、３０３・・入出力インタフェース、３１１・・画像取得部、３１２・・重量取得部、３１３・・目標値決定部、３１４・・位置決定部、３１５・・移動制御部、３１６・・回転制御部、５１１・・グリッパ爪部、１１２１・・連結ギヤ、１１２２・・回転軸、１１２３・・支持部材、１１３１・・モータ。

Claims (7)

1. 不定形状の食品の一部を掴んで把持する把持部と、
   前記把持部を移動させる移動機構と、
   前記把持部によって掴まれた食品の重量を計測する計量部と、
   前記食品の表面形状を撮影する撮影部と、
   取分けの最終目標値に基づいて算出される、１回に把持動作で取分ける食品の重量の第１目標値を決定し、前記撮影部により撮影された画像に基づいて、当該第１目標値に対応する第１ピッキング位置を決定する決定手段と、
   前記第１ピッキング位置まで前記移動機構により前記把持部を移動させて前記食品の取分けを実行する制御手段と
   を有し、
   前記把持部による１回の把持動作によって取分けられた食品の重量が前記第１目標値を満たす場合、前記決定手段は、次の１回の把持動作にて取分ける食品の重量の第２目標値を決定し、前記決定手段は、当該第２目標値に対応する第２ピッキング位置を決定し、前記制御手段は、前記第２ピッキング位置まで前記把持部を移動して前記食品の取分けを実行する一方、
   前記把持部による１回の把持動作によって取分けられた食品の重量が前記第１目標値を満たなかった場合、前記決定手段は、前記第１目標値を再決定し、前記制御手段は該再決定された第１目標値での前記食品の把持を実行する
   食品取分け装置。
2. 前記把持部は、前記食品が把持された状態において先端が窄まっている形状となる
   請求項１に記載の食品取分け装置。
3. 前記第１目標値および前記第２目標値に応じて、前記把持部の形状が変化する
   請求項１に記載の食品取分け装置。
4. 前記決定手段は、食品ごとに、実行する把持動作の回数および各把持動作において取分ける食品の重量の目標値を決定する
   請求項１～３のいずれか１項に記載の食品取分け装置。
5. 前記決定手段は、食品ごとに、ピッキング位置において前記把持部により把持された食品の重量の計測データと、当該ピッキング位置の画像データとを学習した学習モデルを生成し、前記学習モデルを用いて前記第１ピッキング位置および前記第２ピッキング位置を決定する
   請求項１～４のいずれか１項に記載の食品取分け装置。
6. 前記食品の密度は不均一であり、
   前記決定手段は、前記画像に基づいて算出される密度にさらに基づいて、前記第１ピッキング位置および前記第２ピッキング位置を決定する
   請求項１～５のいずれか１項に記載の食品取分け装置。
7. コンピュータを、
   不定形状の食品の一部を取分ける際の取分け量の最終目標値に基づいて算出される、１回の把持動作で取分ける食品の重量の第１目標値を決定し、撮影された画像に基づいて、当該第１目標値に対応する第１ピッキング位置を決定する決定手段と、
   前記食品の一部を掴んで把持する把持部を前記第１ピッキング位置まで移動させて前記食品の取分けを実行する制御手段と
   して機能させるためのプログラムであって、
   前記把持部による１回の把持動作によって取分けられた食品の重量が前記第１目標値を満たす場合、
   前記決定手段は、次の１回の把持動作にて取分ける食品の重量の第２目標値を決定し、当該第２目標値に対応する第２ピッキング位置を決定し、
   前記制御手段は、前記第２ピッキング位置まで前記把持部を移動させて前記食品の取分けを実行する一方、
   前記把持部による１回の把持動作によって取分けられた食品の重量が前記第１目標値を満たなかった場合、前記決定手段は、前記第１目標値を再決定し、前記制御手段は該再決定された第１目標値での前記食品の把持を実行する
   プログラム。

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