机器人和机器人的运转方法与流程

本发明涉及机器人和机器人的运转方法。

背景技术：

在意大利面等长条形且柔软的食品的制造现场中，作业者用手抓取最适量的食品并将食品装盘。近年来，在各种领域中，从提高生产率的观点考虑，提出了机器人与作业者在同一作业空间内共同进行作业的方案。在上述那样的食品的制造现场，导入人形作业机器人的情况下，需要用于将食品可靠地保持且输送的对策。以往，存在移送由乌冬面、荞麦面、拉面等面条构成的食品的机器人(参照专利文献1及专利文献2)。

专利文献1：日本专利第5477665号

专利文献2：日本专利第2788302号

但是，在通过上述现有的专利文献1及专利文献2的机械手保持食品的情况下，食品因具有长条形及柔软性而成为从机械手的端部垂下的状态。在以这样的状态将食品向规定位置输送的情况下，存在食品与其他装置、周围的作业者接触或者其一部分在中途落下的可能性。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述那样的课题所做出的，目的在于将意大利面等长条形且柔软的食品可靠地输送至规定位置。

为了实现上述目的，本发明的一方式所涉及的机器人为将长条形且柔软的食品输送至规定的位置的机器人，具备：基座；与所述基座连结的第一机械臂及第二机械臂；机械手，其设置于上述第一机械臂，并构成为保持上述食品；以及末端执行器，其设置于上述第二机械臂，上述末端执行器构成为，在上述食品从上述机械手的端部垂下的状态下，支承上述食品的长度方向中间部，在通过上述机械手保持上述食品，且通过末端执行器支承上述食品的长度方向中间部的状态下输送上述食品。

根据上述结构，由一个机械臂的机械手保持的食品(例如意大利面)从该机械手的端部垂下的状态下，能够通过另一机械臂的末端执行器支承食品的长度方向中间部。由此，能够缩短食品的全长的上下方向的尺寸之后进行输送。在输送动作中，由于机械手侧的机械臂在上下方向的移动量变小，因此例如适于上下方向的行程短的scara机器人。

上述末端执行器也可以具有在机器人的至少一个姿势下沿水平方向延伸的棒状的末端部，上述棒状的末端部以与从上述机械手的端部垂下的食品的长度方向中间部交叉的方式动作。

根据上述结构，由于末端执行器的棒状的末端部沿水平方向延伸，因此通过以与从机械手的端部垂下的食品的长度方向中间部交叉的方式动作，能够利用末端执行器的末端部支承食品的长度方向中间部。

另外，上述末端执行器也可以具有在机器人的至少一个姿势下在水平面内延伸的平板状的末端部，上述平板状的末端部以与从上述机械手的端部垂下的食品的长度方向中间部交叉的方式动作。

根据上述结构，由于末端执行器的平板状的末端部在水平面内延伸，因此通过以与从机械手的端部垂下的食品的长度方向中间部交叉的方式动作，能够利用末端执行器的末端部支承食品的长度方向中间部。

另外，上述末端执行器也可以具有在机器人的至少一个姿势下俯视观察时呈u字状或v字状的末端部，上述u字状或v字状的末端部以与从上述机械手的端部垂下的食品的长度方向中间部交叉的方式动作。

根据上述结构，由于末端执行器的末端部为u字状或v字状，因此通过以与从机械手的端部垂下的食品的长度方向中间部交叉的方式动作，能够利用末端执行器的末端部支承食品的长度方向中间部。另外，易将末端执行器的位置与食品的中心对齐。u字状或v字状也可以是切口。

另外，上述末端执行器也可以具备具有凹部的匙状的末端部，上述匙状的末端部在机器人的至少一个姿势下，以在上述凹部的开口朝向上方的状态下与从上述机械手的端部垂下的食品的长度方向中间部交叉的方式动作。

根据上述结构，由于末端执行器的末端部为匙状，因此在凹部的开口朝向上方的状态下，通过以与从机械手的端部垂下的食品的长度方向中间部交叉的方式动作，从而能够通过匙的凹部支承食品的长度方向中间部。另外，也可以像人在匙之上使用叉子来卷绕意大利面那样在板之上卷绕意大利面来整理好之后进行输送。

但是，上述机械手也可以具备：多个手指，它们通过关闭下侧末端的间隔来在相互间保持上述食品；开闭驱动装置，其使上述多个手指向上述保持方向和其相反方向亦即打开方向动作，在通过上述手指保持上述食品之后，进行打开手指来使食品落下的食品散开动作，并且在该食品散开动作之后，输送上述食品。

根据上述结构，例如通过反复进行将意大利面夹起放下这样的动作，能够使意大利面分散开。意大利面的柔软性增加，从而易保持意大利面。

上述机械手也可以在上述食品的保持动作之后下降，之后急停。根据上述结构，例如多余的量的意大利面被抖落，从而能够保持适当的量的意大利面。

另外，本发明的其他方式所涉及的机器人的运转方法为机器人的运转方法，上述机器人具备：基座；与上述基座连结的第一机械臂及第二机械臂；机械手，其设置于上述第一机械臂，并构成为保持上述食品；以及末端执行器，其设置于上述第二机械臂，其中，包括：通过上述机械手保持长条形且柔软的食品；通过上述末端执行器，在上述食品从上述机械手的端部垂下的状态下，支承上述食品的长度方向中间部；以及在通过上述机械手保持上述食品，且通过末端执行器支承上述食品的长度方向中间部的状态下，将上述食品输送至规定的位置。

本发明具有以上说明的结构，能够将意大利面等长条形且柔软的食品可靠地输送至规定位置。

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是示意性地示出图1的机器人的一例的整体结构的主视图。

图3是表示图2的末端执行器(机械手)的结构的图。

图4是表示图2的末端执行器的结构的图。

图5是示意性地示出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的一例的示意图。

图8是表示机器人的动作的一例的示意图。

图9是表示第一变形例所涉及的末端执行器的结构的图。

图10是表示第二变形例所涉及的末端执行器的结构的图。

图11是表示第三变形例所涉及的末端执行器的结构的图。

图12是表示第四变形例所涉及的末端执行器的结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明优选的实施方式。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符号，并省略其重复的说明。另外，为了便于理解附图，示意性地示出各个构成要素。

(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。如图1所示，机器人11为具备由基座12支承的一对机械臂(以下，有时仅记载为“臂”)13、13的双臂机器人。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，将与左右方向及上下方向正交的方向称为前后方向。机器人11适用于食品40的制造现场。在本实施方式中，食品40为意大利面。这里，将长条形且柔软的意大利面面条的集合体统称为食品40。机器人11为用于将食品40输送至规定的位置的装置。机器人11能够设置在相当于一个人大小的有限的空间(例如610mm×620mm)。在机器人11的右侧配置大型的托盘容器60。托盘容器60的上方被开口，并在内部收容有大量的食品40。在机器人11的正面配置食品40的组合计量器50。组合计量器50具有配置在机器人11的正面的桌子上的多个计量用传送带51、及输送用传送带52。机器人11通过与各臂13、13连结的末端执行器18，从托盘容器60内保持规定量(例如相当于一人份的量)的食品40，并将食品40输送至计量用传送带51上的规定的位置。计量用传送带51测量配置在带上的食品40的重量，之后，通过带的旋转，将带上的食品40送出至输送用传送带52。输送用传送带52将从各计量用传送带51送出的食品40以规定的间隔送出至食品供给口53。作业者进行从食品供给口53供给的各食品40的装盘作业。在本实施方式中，一对臂13、13的作业区域覆盖配置在机器人11的右侧的托盘容器60、以及配置在机器人11的正面的组合计量器50整体。

图2是示意性示出机器人11的一例的整体结构的主视图。如图2所示，机器人11具备：固定于台车的基座12、由基座12支承的一对臂13、13、以及收纳于基座12内的控制装置14。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。各臂13具备臂部15、肘杆部17以及末端执行器18、19。此外，右臂13及左臂13也可以是实际上相同的构造。另外，右臂13及左臂13能够独立地动作，或者相互关联地动作。

臂部15在本例中由第一连杆15a及第二连杆15b构成。第一连杆15a通过旋转关节j1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与第一连杆15a的末端连结，能够绕规定于第一连杆15a的末端的旋转轴线l2转动。

肘杆部17由升降部17a及转动部17b构成。升降部17a通过直动关节j3与第二连杆15b的末端连结，能够相对于第二连杆15b进行升降移动。转动部17b通过旋转关节j4与升降部17a的下端连结，能够绕规定于升降部17a的下端的旋转轴线l3转动。

末端执行器18、19分别与左右肘杆部17的转动部17b连结。即，末端执行器18、19设置于左右臂13各自的末端。

上述构成的各臂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，一方的臂13的第一连杆15a与另一方的臂13的第一连杆15a配置为在上下存在高低差。

图3的(a)及图3的(b)是表示设置于右臂13的末端执行器18的构成的主视图及俯视图。末端执行器18是构成为保持食品40的机械手。以下，将末端执行器18称为机械手18。机械手18具备：与右肘杆部17的转动部17b连结的基部18a、保持食品的三个手指18b；以及手指18b的开闭驱动装置18c。此外，手指18b的个数也可以为四个以上。

基部18a形成为圆筒状。在基部18a的下端的外侧表面，经由开闭驱动装置18c等间隔(例如120度间隔)地设置有手指18b。手指18b形成为棒状。手指18b的下侧向基部18a的旋转轴线l3的中心方向(以下，也称为保持方向)弯曲。开闭驱动装置18c在内部具有伺服马达等致动器(未图示)。通过该致动器的驱动，手指18b向保持方向(旋转轴线l3的中心方向)和其相反方向亦即打开方向动作。机械手18构成为，通过手指18b的下侧末端的间隔的关闭而在相互间保持食品40(以下，也称为保持动作)。

图4的(a)及图4的(b)是表示设置于左臂13的末端执行器19的结构的主视图及俯视图。如图4所示，末端执行器19具备与左肘杆部17的转动部17b连结的基部19a、和末端部19b。

基部19a形成为圆筒状。在基部18a的下端设置有末端部19b。末端部19b在俯视观察时具有t字形状，在机器人11的至少一个姿势下，末端的棒在水平方向(在图4中为前后方向)延伸。如后述那样，末端执行器19构成为，在食品40从机械手18的端部垂下的状态下，支承食品40的长度方向中间部。在本实施方式中，机器人11构成为，在通过右臂13的机械手18(参照图3)保持食品40，且通过左臂13的末端执行器19(参照图4)支承食品40的状态下输送食品40。

图5是示意性地示出机器人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例如是微控制器等具备计算机的机器人控制器。此外，控制装置14既可以由进行集中控制的单独的控制装置14构成，也可以由相互协作来进行分散控制的多个控制装置14构成。

在存储部14b中，存储有作为机器人控制器的基本程序、各种固定数据等信息。运算部14a读取在存储部14b中存储的基本程序等的软件并执行，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，并将其输出至伺服控制部14c。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，机械手18的手指18b对食品40进行的保持动作的控制也由控制装置6进行。由此，控制装置6进行机器人1整体的动作的控制。

接下来，使用图6的流程图来对由控制装置14控制的机器人11的运转动作的一例进行说明。图7及图8是表示机器人的动作的一例的示意图。

首先，机器人11在食品40的输送动作之前，先进行食品40的散开动作(图6的步骤s1)。食品40的散开动作是指在通过机械手18的手指18b暂时保持食品40之后，打开手指18b来使食品40落下的动作。具体地，控制装置14控制右臂13的动作，如图7的(a)所示，使机械手18向收容有食品40的托盘容器60的正上方附近移动。然后，如图7的(b)及图7的(c)所示，使机械手18下降来暂时保持收容于托盘容器60的食品40。之后，使机械手18上升，并且打开手指18b来使食品40落下。如图7的(d)所示，按照(1)保持动作、(2)上升动作、(3)打开动作、(4)下降动作、(5)保持动作的顺序进行。即，通过反复进行利用机械手18将托盘容器60的意大利面40夹起放下这样的一系列的动作，能够使意大利面40分散开。意大利面40的柔软性增加，从而易保持意大利面40。此外，食品40的散开动作的次数根据食品40的状态、周围的温度环境等而适当设定。

接下来，机器人11为了输送，而通过机械手18再次进行食品40的保持动作(图6的步骤s2)。具体地，控制装置14控制右臂13的动作，使机械手18从托盘容器60的正上方附近下降，并且关闭手指18b来保持食品40，并上升至规定的位置。这里，由于食品40为长条形且具有柔软性的意大利面，因此如图8的(a)所示，由机械手18保持的食品40成为从手指18b的端部垂下的状态。

接着，机器人11在食品40的保持动作之后，进行食品40的抖落动作(图6的步骤s3)。具体地，控制装置14控制右臂13的动作，从如图8的(a)所示使保持食品40的机械手18上升至规定的位置的状态下降，之后，急停在规定的位置(参照图8的(b))。由此，抖落多余的量的意大利面40，从而能够保持适当的量的意大利面40。此外，食品40的抖落动作的次数例如根据相当于一人份的意大利面40的量来适当设定。

接下来，机器人11通过末端执行器19支承由机械手18保持的食品40(图6的步骤s4)。具体地，控制装置14控制左臂13的动作，如图8的(c)所示，使沿末端执行器19的水平方向(在图8中为前后方向)延伸的棒状的末端部19b以与从机械手18的端部垂下的食品40的长度方向中间部40a交叉的方式动作(在上述图中为右方向)。由此，从机械手18的端部垂下的食品40的长度方向中间部40a被末端执行器19的棒状的末端部19b支承。

最后，机器人11在通过机械手18保持食品40，且通过末端执行器19支承食品40的长度方向中间部40a的状态下将食品40输送至规定位置(图6的步骤s5)。具体地，控制装置14控制左右臂13的动作，如图8的(d)所示，一边维持通过机械手18保持食品40，且通过末端执行器19支承食品40的长度方向中间部40a的状态一边使食品40移动(在上述图中为左方向)。由此，能够在将食品40的全长的上下方向的尺寸缩短之后，可靠地输送至组合计量器50的计量用传送带51上的规定的位置(参照图1)。机器人11直至作业完结为止反复进行从步骤s2到步骤s5的动作(图6的步骤s6)。

此外，在本实施方式的食品40的输送动作中，机械手18侧的机械臂13在上下方向的移动量变少，因此适于本实施方式的机械臂13那样的上下方向的行程短的水平多关节型臂。

(变形例)

此外，本实施方式的末端执行器19具有在机器人11的至少一个姿势下沿水平方向(图8的前后方向)延伸的棒状的末端部19b的结构，但并不限于该结构。以下，对末端执行器19的变形例的结构进行说明。

图9的(a)及图9的(b)是表示设置于左臂13的末端执行器19的第一变形例所涉及的结构的主视图及俯视图。如图9所示，本变形例所涉及的末端执行器19的末端部19b具有在机器人11的至少一个姿势下在水平面内(在图9中由前后方向及左右方向规定的平面)延伸的平板形状。根据本变形例，由于末端执行器19的平板状的末端部19b在水平面内延伸，因此与上述实施方式同样地，以与从机械手18的端部垂下的食品40的长度方向中间部40a交叉的方式动作，由此能够通过末端执行器19的末端部19b支承食品40的长度方向中间部40a。

图10的(a)及图10的(b)是表示设置于左臂13的末端执行器19的第二变形例所涉及的结构的主视图及俯视图。如图10所示，本变形例所涉及的末端执行器19的末端部19b在机器人11的至少一个姿势下在俯视观察时具有v字形状。

根据本变形例，由于末端执行器19的末端部19b为v字形状，因此与上述实施方式同样地，以与从机械手18的端部垂下的食品40的长度方向中间部40a交叉的方式动作，由此能够通过末端执行器19的末端部19b支承食品40的长度方向中间部40a。另外，易将末端执行器19的位置对齐食品40的中心。此外，v字形状也可以是切口。

图11的(a)及图11的(b)是表示设置于左臂13的末端执行器19的第一变形例所涉及的结构的主视图及俯视图。如图11所示，本变形例所涉及的末端执行器19的末端部19b在机器人11的至少一个姿势下在俯视观察时具有u字形状。根据本变形例，由于末端执行器19的末端部19b为u字状，因此与上述实施方式同样地，以与从机械手18的端部垂下的食品40的长度方向中间部40a交叉的方式动作，由此能够通过末端执行器19的末端部19b支承食品40的长度方向中间部40a。另外，易将末端执行器19的位置与食品40的中心对齐。此外，u字状也可以是切口。

图12的(a)及图12的(b)是表示设置于左臂13的末端执行器19的第一变形例所涉及的结构的主视图及俯视图。如图12所示，本变形例所涉及的末端执行器19的末端部19b具有具有凹部19c的匙状的末端部19b。

根据本变形例，由于末端执行器19的末端部19b为匙状，因此在凹部19c的开口朝向上方的状态下，与上述实施方式同样地，以与从机械手18的端部垂下的食品40的长度方向中间部交叉的方式动作，由此能够通过匙的凹部19c支承食品40的长度方向中间部40a。另外，也可以像人在匙之上使用叉子转动意大利面那样，使保持意大利面40的机械手18在匙19之上旋转，整理好意大利面40之后进行输送。

(其他实施方式)

此外，在上述实施方式中，食品40为意大利面，但只要是长条形且柔软的食品，则例如也可以是乌冬面、荞麦面、拉面等面条。

此外，在上述实施方式中，构成为由双臂型机器人11进行食品的输送作业，但也可以通过能够进行定位控制的、具备上述机械手18及末端执行器19的专用装置实现。

此外，上述实施方式的机器人11为水平多关节型双臂机器人，但也可以为垂直多关节型机器人。

根据上述说明，本发明的许多改进、其他实施方式对于本领域技术人员而言变得明确。因此，上述说明仅作为例示来解释，是以教导本领域技术人员实施本发明的最佳的实施方式为目的而提供的。在不脱离本发明的精神的范围内，实际上能够改变其构造和/或功能的详细内容。

工业上利用的可能性

本发明对于意大利面等长条形且柔软的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(机械手)；18a…基部；18b…手指；19…末端执行器；19a…基部；19b…末端部；40…食品(意大利面)；40a…食品的长度方向中间部；50…组合计量器；51…计量用传送带；52…输送用传送带；60…容器。