調理補助ロボット及び調理補助方法
【課題】調理材料の加熱むらが発生し難い効率的なかき混ぜ調理を行うことができる調理補助ロボット及び調理補助方法を提供する。
【解決手段】調理容器内部の調理材料を物理的に移動させることによって調理を行う調理補助ロボットであって、調理容器内に所定の高さ以上の山が形成されている場合に、山を崩すためのかき混ぜ方向を選択するとともに、このかき混ぜ方向に沿って山を崩すための動作を行う。
【解決手段】調理容器内部の調理材料を物理的に移動させることによって調理を行う調理補助ロボットであって、調理容器内に所定の高さ以上の山が形成されている場合に、山を崩すためのかき混ぜ方向を選択するとともに、このかき混ぜ方向に沿って山を崩すための動作を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、業務用または家庭用の食品調理補助方法および調理補助ロボットに関する。特に、鍋などの調理容器に入れられた食材のかき混ぜ作業の調理補助方法および調理補助ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、効率化や省力化のため、定型的な動作を人間の代わりに行う調理補助装置が開発され、特に外食産業等で利用されつつある。その多くは、攪拌羽根を具備し、固定された大形鍋の内部で撹拌羽根を能動的に回転させることで、内部の調理材料をかき混ぜ、全体を加熱しようとするものであった。
【０００３】
しかしながら、このような調理装置においては、例えば炒めものの調理時には調理材料を静止させておくと焦げつくため、通常、人間が調理時に行う、鍋を上下に振りながらヘラ等で撹拌するいわゆる炒めの基本動作が必要になり、料理の種類によっては調理できないという課題がある。
【０００４】
この課題を解決するために、能動的に回転する調理容器と、同じく能動的に回転する螺旋状の攪拌子あるいは調理材料の移動に合わせて受動的に角度を変化できる構造を有する攪拌用ヘラとを具備するものがある。これにより、調理材料全体を積極的に攪拌することによって、炒めものの焦げ付きを防止しながら満遍なくかき混ぜ調理を行おうとする技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平６−２６１８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この調理補助装置や混合装置は、攪拌羽根や攪拌子、あるいは調理容器全体について予め定められた動作（回転、揺動）を繰り返し行わせることによって調理材料の全体を満遍なく混合させようとするものであるために、かき混ぜ途中の調理材料の状態変化に応じて調理材料の加熱むらが生ずるおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、調理材料の加熱むらが発生し難い効率的なかき混ぜ調理を行うことができる調理補助ロボットおよび調理補助方法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】
【０００７】
本発明の一局面に係る調理補助ロボットは、調理容器内部の調理材料を物理的に移動させることによって調理を行う調理補助ロボットであって、調理材料を移動させるかき混ぜ動作を行うかき混ぜ駆動部と、調理容器内の調理材料の高さ分布を測定する高さ分布測定部と、高さ分布測定部により測定された調理材料の高さが所定値以上の場合に、かき混ぜ動作のかき混ぜ方向を選択するかき混ぜ方向選択部と、かき混ぜ方向に応じたかき混ぜ動作をかき混ぜ駆動部に指示する動作指示部とを備えている。
【０００８】
本発明の他の局面に係る調理補助方法は、調理補助ロボットによって調理容器内部の調理材料を物理的に移動させることにより調理を行う調理補助方法であって、調理補助ロボット内において、調理容器内の調理材料の高さ分布を測定するステップと、調理補助ロボット内において、調理容器内に所定高さ以上の山が形成されているか否かを判定するステップと、調理補助ロボット内において、山が存在する場合に山を崩すためのかき混ぜ方向を選択する一方、山が存在しない場合に山を作るためのかき混ぜ方向を選択するステップと、調理補助ロボットのかき混ぜ駆動部によって、選択された混ぜ方向に調理材料を移動させることにより、山を崩す動作、又は山を作る動作を行うステップとを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、調理材料の過熱むらが発生し難い効率的なかき混ぜ調理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００１１】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態に係る調理補助ロボットについて説明する。
【００１２】
本発明の第１の実施の形態に係る調理補助ロボットは、高さ分布測定部により調理材料の調理容器の調理面からの高さ分布状態を測定し、かき混ぜ駆動部によりかき混ぜ器具の位置および姿勢を調理材料の高さ分布に応じて変化させる。これにより、焦げ付きや型崩れを軽減しながら満遍なく調理材料を攪拌し、調理補助を行うものである。
【００１３】
本発明の第１の実施の形態では、調理材料の高さ分布に応じてかき混ぜ動作の調整を行う調理補助ロボットについて説明する。この調理補助ロボットは、かき混ぜ器具を保持するとともに当該かき混ぜ器具の位置及び姿勢を変化させる手段と、調理材料の高さ分布を測定する手段とを備える。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る調理補助ロボットの概要を示す図である。図１に示したように、本発明の第１の実施の形態における調理補助ロボット１は、高さ分布測定部３と、かき混ぜ器具駆動部２と、制御部９とを備える。高さ分布測定部３は、調理用加熱コンロ８上に配置された調理容器５の内部の調理材料６の高さ分布を測定するものである。（以下、測定された高さ分布を高さ分布情報とも記す）かき混ぜ器具駆動部２は、かき混ぜ器具４を保持するとともに当該かき混ぜ器具４の位置及び姿勢を変化させるものである。制御部９は、高さ分布測定部３によって得られた高さ分布情報に基づいてかき混ぜ器具駆動部２を制御するものである。なお、かき混ぜ器具４は、縦約１００ｍｍ、横約７０ｍｍの長方形の板部材である。そして、かき混ぜ器具４は、長さ１５０ｍｍの接続部にてかき混ぜ器具駆動部２に保持されている。
【００１５】
ここで、かき混ぜ器具駆動部２の構成をさらに詳しく説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態における調理補助ロボット１のかき混ぜ器具駆動部２の構成を示す図である。
【００１６】
かき混ぜ器具駆動部２は、かき混ぜ器具４を保持するハンド部２４と、ハンド部２４への外力を検出するための力検出部２５と、ハンド部２４の位置及び姿勢を変化させるアーム部２２と、アーム部２２の位置及び姿勢を変化させる支持部２１と、ハンド部２４、アーム部２２および支持部２１を接続する関節部２３（２３ａ〜２３ｄ）とを備えている。なお、本実施の形態では、ハンド部２４によってかき混ぜ器具４を保持することとしているが、ハンド部２４は、かき混ぜ器具４だけではなく調理内容に応じて適宜対応する部材を保持することができるように構成されている。
【００１７】
支持部２１は、キッチン７の長手方向への直線移動およびキッチン７の鉛直上下方向（以下、単に上下方向と称す）を軸とした回転移動が可能なように構成されている。また、支持部２１は、図外の駆動用のサーボモータ、減速機、位置検出のための光学式エンコーダ、及び駆動ベルトによって所定の位置に停止させるように制御できる構成となっている。これにより、アーム部２２及びハンド部２４をキッチン７の長手方向（図１におけるＡの方向）へ自由に移動可能となる。さらに、支持部２１は、アーム部２２ａがキッチン７の上下方向に直線移動でき、かつ、アーム部２２ａがキッチン７の長手方向を軸として回転移動できるように関節部２３ａを支持するように構成されている。なお、支持部２１の直線移動部分の駆動は、リニアモータや、ボールねじ等の一般的な直線駆動機構を用いて実現することができる。なお、支持部２１の上下の長さ寸法は、約８００ｍｍである。
【００１８】
アーム部２２は、複数の関節部２３ａ〜２３ｄを有している。ここで、各関節部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄには、関節の角度を変化させるための駆動用サーボモータ（図示せず）、減速機（図示せず）、及び関節角検出のための光学式エンコーダ（図示せず）が設けられている。光学式エンコーダにより駆動用サーボモータを各可動範囲内の所定の位置で停止させることができるため、アーム部２２に任意の姿勢をとらせることができる。なお、アーム部２２ａの長さは、約５００ｍｍである。また、アーム部２２ｂとアーム部２２ｃとを加えた長さは、約５００ｍｍである。
【００１９】
アーム部２２及び関節部２３の構成としては、例えば、一般に産業用ロボットとして市販されている６軸ロボットアーム等の公知のロボットアームを用いることができる。
【００２０】
なお、かき混ぜ器具駆動部２は、キッチン７の長手方向への直線移動、キッチン７の上下方向への直線移動、キッチン７の上下方向を軸とした回転移動、及びキッチン７の長手方向を軸とした回転移動という支持部２１についての４つの可動部と、関節部２３ａ〜２３ｄについての４つの可動部とを有する合計８つの可動部を有している。しかしながら、キッチン７が固定されている絶対座標系に対し、ハンド部２４の位置及び姿勢を任意に変化可能な可動部を少なくとも６つ有していればよい。
【００２１】
ハンド部２４は、加わる外力を検出するための力検出部２５を介してアーム部２２ｄに接続されている。ハンド部２４としては、例えば、一般に産業用として市販されている２本指のグリッパ型のハンドを用いることができるが、一般的な固定具を用いてかき混ぜ器具４をアーム部２２に固定、保持させてもよい。
【００２２】
力検出部２５としては、一般に６軸あるいは３軸力センサとして市販されているものを用いることができる。例えば、歪みゲージ式３軸力センサ、静電容量式６軸力センサ等を用いて構成できる。
【００２３】
また、本発明の第１の実施の形態においては、かき混ぜ器具駆動部２の台数を１台として説明したが、台数はこれに限定されない。２台のかき混ぜ器具駆動部２を用い、一方は調理容器５を支え、残りの一方がかき混ぜ器具４を用いてかき混ぜ動作を行うように構成してもよい。
【００２４】
高さ分布測定部３としては、例えば、距離画像撮像装置を用いることができる。距離画像撮像装置の一例として、赤外線を投光し、対象物に反射されて返ってくる赤外光を格子状に並べられたセンサで検出し、投光と受光の時間差と光の速度から対象物までの距離を２次元の距離画像として出力するものがある。また、他の例として、ステレオ視による距離画像撮像装置等の公知のものがある。なお、本実施の形態においては、赤外線距離画像センサを用いて調理材料６の高さ分布を測定する構成としたが、超音波式測距センサ等の狭い領域の平均距離を出力するような一般的な測距センサを用いることもできる。具体的には、かき混ぜ器具駆動部２のアーム部２２あるいはハンド部２４に測距センサを取り付け、計測領域を走査しながら連続的に距離の測定を行って、調理容器５全面の高さ分布を測定する構成としてもよい。
【００２５】
また、制御部９と高さ分布測定部３との間で情報を伝達するための構成としては、有線ケーブルでもよいし、無線や赤外線等の公知の通信手段から任意に選択したものを用いることも可能である。
【００２６】
なお、高さ分布測定部３は、ハンド部２４に取り付けるように構成してあるが、調理容器５内部の調理材料６の高さ分布が測定できればよい。したがって、高さ分布測定部３は、その他の可動部又は固定部、例えば、調理用加熱コンロ８に固定してもよい。
【００２７】
ここで、調理補助ロボット１の構成をさらに詳しく説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態における調理補助ロボット１の構成を示すブロック図である。
【００２８】
調理補助ロボット１は、高さ分布測定部３と、混合状態検出部１０１と、かき混ぜ方向選択部１０２と、動作種別判断部１０３と、力検出部２５と、異常検出部１０４と、かき混ぜ情報記憶部１０５と、操作指示入力部１０６と、動作指示部１０７と、動作履歴記録部４０５と、経過時間タイマ１０８とを備える。ここで、高さ分布測定部３は、調理容器５内の調理材料６の高さ分布を測定するものである。混合状態検出部１０１は、高さ分布に基づいて調理材料６の混合状態を推定するものである。かき混ぜ方向選択部１０２は、調理材料６の高さ分布からかき混ぜ動作を行う方向を選択するものである。動作種別判断部１０３は、高さ分布測定部３、混合状態検出部１０１およびかき混ぜ方向選択部１０２から出力される情報を元に、所定のかき混ぜ方向選択条件によって動作種別の切り替え判断を行うものである。力検出部２５は、ハンド部２４への外力を検出するためのものである。異常検出部１０４は、高さ分布測定部３および力検出部２５からの出力を用いて異常状態の検出を行うものである。かき混ぜ情報記憶部１０５は、調理材料６及び調理レシピによるかき混ぜ調理の動作パラメータを記憶しているものである。操作指示入力部１０６は、操作部２７を使用して使用者からの指示の入力を行うものである。動作指示部１０７は、動作種別判断部１０３、異常検出部１０４、操作指示入力部１０６の出力、及びかき混ぜ情報記憶部１０５からの動作パラメータに基づき動作指示を行うものである。動作履歴記録部４０５は、動作指示部１０７からの指令により、かき混ぜの位置及び姿勢を変化させるかき混ぜ器具駆動部２と、かき混ぜ器具駆動部２によるかき混ぜ動作の履歴を記録するものである。経過時間タイマ１０８は、使用者が指定した動作時間が経過した際に動作を停止するために参照するものである。
【００２９】
なお、制御部９の混合状態検出部１０１、かき混ぜ方向選択部１０２、動作種別判断部１０３、異常検出部１０４、かき混ぜ情報記憶部１０５、操作指示入力部１０６、動作指示部１０７、動作履歴記録部４０５、及び経過時間タイマ１０８のそれぞれの機能は、専用回路等のハードウェアで実現されていてもよいし、それぞれの機能がソフトウェアによって記述され、コンピュータ内部で実行されることによって実現されてもよい。
【００３０】
混合状態検出部１０１は、高さ分布測定部３からの出力結果に基づき、調理容器５内部の調理材料６の最大高さ領域、最小高さ領域および高さの分散を算出する。分散があらかじめ定められた閾値以上の場合、調理材料６の混合が不十分と判断する。また、最大高さ領域を調理材料６の温度の低い部分、最小高さ領域を調理材料６の温度の高い部分と判断し、結果を出力する。
【００３１】
かき混ぜ方向選択部１０２は、高さ分布測定部３の出力結果から、調理材料６の山作り動作開始位置並びに目標位置、及び山崩し動作開始位置並びに目標位置を決定する。そして、目標位置への調理材料６の集積、及び調理材料６の拡散を行うためのかき混ぜ器具４の移動方向を選択する。
【００３２】
動作種別判断部１０３は、調理容器５内部の調理材料６の最大高さに基づき、実行すべきかき混ぜ動作として、山作り動作または山崩し動作のいずれかを選択する。
【００３３】
力検出部２５は、ハンド部２４にかかる外力の測定を行う。これにより、かき混ぜ器具４が調理容器５内壁へ衝突した場合、調理材料６を調理容器５とかき混ぜ器具４との間に挟みこんでしまった場合、あるいは使用者にかき混ぜ器具４が接触した場合等の異常時に発生する過大な外力の検出ができ、瞬時かつ安全に動作の停止が行える。
【００３４】
異常検出部１０４は、高さ分布測定部３及び力検出部２５からの出力結果に基づき、異常状態の検出を行い、動作指示部１０７へ異常状態を通知する。また、高さ分布測定部３の結果により、調理容器５から調理材料６がこぼれそうな状態であることを検出する。
【００３５】
かき混ぜ情報記憶部１０５は、調理材料６の種類及び調理レシピに適したものとして予め設定されたかき混ぜパラメータを記憶保持しており、動作指示部１０７に出力することができる。これにより、動作指示部１０７が調理材料６や調理レシピに適したかき混ぜ動作の指示を行うことが可能になり、調理材料６の不十分な加熱や型崩れ、焦げ付きを軽減することができる。なお、かき混ぜ情報記憶部１０５としては、ハードディスクドライブなどの磁気ディスク装置や半導体メモリ等の公知の記憶装置を用いることができる。
【００３６】
操作指示入力部１０６は、使用者が操作部２７を用いて入力した調理材料６の種類や使用量、調理レシピの種類、動作の開始、終了等の入力を受け付けることが可能に構成されている。
【００３７】
動作指示部１０７は、操作指示入力部１０６を介して入力された使用者の指示、及びかき混ぜ情報記憶部１０５に保持されたかき混ぜパラメータに基づき、動作種別判断部１０３により決定された動作種別の動作パラメータの調整と動作指示を行う。また、異常検出部１０４からの通知を監視し、異常の内容に応じて次のかき混ぜ動作への移行や停止の指令を行う。
【００３８】
動作履歴記録部４０５は、実行されたかき混ぜ動作の履歴の記録を行う。調理容器５の調理面を小領域に区分し、高さ分布測定部３を用いて各領域への調理材料６の存在を検知し、存在していた時間を累積記録する。これにより、各小領域の利用頻度が算出できる。なお、調理材料６の高さだけでなく、調理容器５の調理面の温度をも考慮に入れると、より精緻に利用頻度の算出を行うことができる。この調理容器５の調理面の温度の測定は、後述する温度分布測定部３１０や、調理用加熱コンロ８に設けた温度分布測定機構（図示せず）により、測定できる。具体的には、温度分布測定部３１０を用いた場合は、調理容器５の調理面の温度を測定できる。一方、調理用加熱コンロ８の温度分布測定機構を用いた場合は、調理容器５の底面の温度を測定でき、その底面の温度から調理容器５の調理面の温度を推定できる。また、動作履歴記録部４０５は、調理容器５の調理面のうちで、調理材料６の山が形成された位置（集積位置）を記録する（図４のステップＳ１９）。
【００３９】
かき混ぜ器具駆動部２は、かき混ぜ器具４を保持しながら、調理容器５に対する位置および姿勢（特に角度）を変化させる。これにより、調理容器５内の調理材料６のかき混ぜ動作を行う。
【００４０】
次に、調理補助ロボット１の動作について説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の第１の実施の形態における調理補助ロボット１の処理ステップを示すフローチャートである。
【００４１】
基本的な動作の概要としては、各種初期化の後、山作り動作２０１および山崩し動作２０２を交互に繰り返しながら、かき混ぜ動作を行うようになっている。
【００４２】
まず、調理補助ロボット１は、使用者の指示入力が行われるまで待機する。つまり、使用者により調理用加熱コンロ８の電源の投入、調理材料６の投入及び動作指示の入力が完了するのを待つ（Ｓ１）。ここで、使用者の負担を低減させるため、調理用加熱コンロ８の電源は、本発明の調理補助ロボット１の動作開始に応じてＯＮ操作されるように構成されていてもよい。また、動作指示の入力方法としては、使用者の発話音声を認識することによる方法、撮像カメラにより撮像された使用者のジェスチャを認識することによる方法、タッチパネルを用いる方法等が挙げられる。
【００４３】
操作部２７により、使用者が調理レシピ又は使用調理材料、使用量及び動作時間を指定し、動作開始を入力した場合、経過時間タイマ１０８及び動作履歴記録部４０５の初期化を行う（Ｓ２）。次に、調理容器５の位置、大きさ及び周縁部の高さを測定する（Ｓ３）。これらの測定方法としては、前述の高さ分布測定部３を用いる方法が考えられる。また、他の測定方法としては、かき混ぜ器具４と調理容器５の内壁との間の角度、及びかき混ぜ器具４に対する調理容器５の押し付け力を一定に維持しつつ、かき混ぜ器具４を調理容器５内壁の形状をなぞるように移動させ、当該かき混ぜ器具４の位置の変化を記録することによって測定する方法等が挙げられる。
【００４４】
次に、使用者によって指定された調理レシピあるいは調理材料６の種類、使用量及び動作時間に対応するかき混ぜ動作パラメータをかき混ぜ情報記憶部１０５から取得して動作指示部１０７に設定し（Ｓ４）、山作り動作２０１の処理ステップに移る。
【００４５】
山作り動作２０１において、ステップＳ２で検出した調理容器５の位置及び大きさに基づき、高さ分布測定部３を用いて、調理容器５内部の調理材料６の調理容器５の調理面からの高さ分布を測定する（Ｓ５）。高さ分布のうち、最大の高さが処理ステップＳ４で取得したかき混ぜ動作パラメータにおけるかき混ぜ動作判断条件の第１の閾値以上である場合（Ｓ６でＹＥＳ）、既に山が存在している状態（山作りが完了した状態）であると判断し、現在の調理材料６の集積位置を動作履歴記録部４０５に記録し（Ｓ２１）、後述のステップＳ２４へ移行する。
【００４６】
ここで、第１の閾値は、処理ステップＳ４で取得した値を用いているが、この値にステップＳ３で測定された調理容器５の調理面の高さを加算した値を用いてもよい。これにより、底面部の厚みが異なる調理容器であっても、より高精度に対応できる。
【００４７】
一方、高さ分布の最大高さが第１の閾値を下回る場合（Ｓ６でＮｏ）、動作履歴記録部４０５に記憶された調理容器５の調理面の利用頻度のうち、最も利用頻度の低い場所を読み出す。それと共に、当該利用頻度が予め設定された利用頻度未満であるか否かを判定する（Ｓ７）。ここで、利用頻度が予め設定された頻度未満である場合には、最も利用頻度の低い位置を調理材料６の山を作るための集積目標位置に設定する（Ｓ８）一方、調理容器５の全領域で利用頻度が予め設定された頻度を超えている場合には、調理容器５の中心を集積目標位置として設定する（Ｓ９）。
【００４８】
次いで、調理材料６の山を作るためのかき混ぜ方向を設定するとともに、山作り動作を開始する（Ｓ１０）。以下、山を作るためのかき混ぜ方向を特定する方法について図５を参照して説明する。図５は、調理容器５を当該調理容器５の調理面と垂直な方向に見たときの概略図である。なお、以下の説明では、処理ステップＳ８において集積目標位置Ｐ１として使用頻度の最も低い位置が選択された場合を例に挙げて説明する。
【００４９】
まず、処理ステップＳ８において設定された集積目標位置Ｐ１と調理容器５の内壁とを結ぶ線分であって、集積目標位置Ｐ１を中心として例えば６０°間隔で設定された線分Ｌ１〜Ｌ６の長さを算出する。次に、各線分Ｌ１〜Ｌ６のうち、それぞれの長さが調理容器５の直径寸法の例えば１／３よりも長いものを特定する。特定された各線分の両端のうち、調理容器５の内壁側の端点を動作開始点、集積目標位置Ｐ１側の端点を移動目標点とし、動作開始点から移動目標点へ向かう方向をかき混ぜ方向として設定する。このようにして、例えば６０°間隔で設定された線分Ｌ１〜Ｌ６について、かき混ぜ方向を順次選択していく。
【００５０】
上記では集積目標位置Ｐ１として最低頻度の位置を設定する場合（Ｓ８）について説明したが、集積目標位置Ｐ１として調理容器５の中心が設定された場合（Ｓ９）には、全ての線分Ｌ１〜Ｌ６が調理容器５の半径寸法の長さを有するため、全ての線分Ｌ１〜Ｌ６に沿った方向がかき混ぜ方向として設定されることになる。なお、集積目標位置Ｐ１として調理容器５の中心を設定した場合には、調理容器５の調理面と垂直な面であって中心と各線分Ｌ１〜Ｌ６とをそれぞれ通る複数の仮想垂直面のうち、当該仮想垂直面における調理材料６の高さの平均に対する分散が最も大きくなる仮想垂直面に対応する線分だけをかき混ぜ方向として設定することもできる。このようにした場合も、調理材料６が激しく偏在する範囲に位置する調理材料６を移動させることができるので、調理材料６を効果的にかき混ぜることができる。
【００５１】
次いで、かき混ぜ器具駆動部２により、処理ステップＳ１０によって得られた動作開始点に、調理容器５の調理面に対して垂直となるようにかき混ぜ器具４を挿入する。このとき、かき混ぜ器具４の先端部は、調理容器５の調理面に接触させても、調理容器５の調理面から所定の間隔（例えば、５ｍｍ）を開ける位置に止めてもよい。また、調理容器５の外周方向へ所定の力が加わるように力制御しながら、かき混ぜ器具４を調理容器５の内壁に接触させつつ挿入することにより、調理容器５の内壁に付着した調理材料６をこそぎ取り、焦げ付きを軽減することもできる。
【００５２】
次に、異常検出部１０４により、かき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態の監視を行い（Ｓ１１）、異常状態（エラー）と判断された場合（Ｓ１２でＹＥＳ）には、その異常状態を特定する。そして、特定した異常状態に対するエラー復帰動作を行い（Ｓ１４）、所定のかき混ぜ動作の完了確認ステップＳ１６へ移行する。
【００５３】
一方、異常状態ではないと判断された場合（Ｓ１２でＮｏ）には、かき混ぜ器具駆動部２により集積目標点へ向けたかき混ぜ器具４の移動を開始する（Ｓ１３）。ここで、かき混ぜ器具４の移動距離は、かき混ぜ方向を規定するための線分Ｌ１〜Ｌ６の長さの例えば１／１０程度に設定される。また、調理容器５の調理面とかき混ぜ器具４との間に間隔を空けた状態でかき混ぜ器具４を移動させることができる。一方、かき混ぜ器具４の先端部を調理容器５の調理面に一定の力で接触した状態を維持しながら移動させることにより、調理容器５の調理面に接触している調理材料６を移動させることができるので、堆積した調理材料６を満遍なくかき混ぜることができる。さらに、調理容器５に近い部分ほどかき混ぜ方向の移動で先行するようにかき混ぜ器具４を傾けた状態（例えば、６０°）で当該かき混ぜ器具４を移動させることにより、かき混ぜ器具４の移動に伴い調理材料６がかき混ぜ器具４の上に乗り上げるように移動して、かき混ぜ前に下にあった調理材料６と上にあった調理材料６とを上下に入れ替えることができる。また、調理材料６と調理容器５の間へかき混ぜ器具４を挿入して当該かき混ぜ器具４上に調理材料６を載せた上で、集積目標点に既に位置する調理材料６の上方にかき混ぜ器具４を移動させ、集積目標点に位置する調理材料６の上に調理材料６を被せるようにかき混ぜ器具４の位置および姿勢を変化させることにより、調理容器５の調理面からの距離が遠い調理材料と近い調理材料とを順次入れ替えることができ、調理容器５の熱を調理材料６にさらに満遍なく伝えることができる。
【００５４】
次に、かき混ぜ動作を行った結果、かき混ぜ器具４が集積目標点から所定の範囲内へ到達しているか否かを判定し（Ｓ１５）、到達していない場合は、かき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態検出ステップ（Ｓ１１）へ戻る。
【００５５】
一方、かき混ぜ器具４が集積目標点から所定の範囲内に到達した場合（Ｓ１５でＹＥＳ）には、処理ステップＳ１０で設定した各動作開始点のうち、未選択のものがまだ存在するか否かを判定する（Ｓ１６）。ここで、未選択の動作開始点が存在する場合（Ｓ１６でＮｏ）、未選択の動作開始点のうちの任意の１点を選択し、次の動作開始点として設定する（Ｓ１８）。次の動作開始点の選択方法としては、例えば、既にかき混ぜ動作の完了した動作開始点に隣接する動作開始点を選択する方法、未選択の動作開始点のうち、近くに位置する調理材料６の高さ平均が最も大きい動作開始点を選択する方法等が挙げられる。
【００５６】
未選択の動作開始点がなくなった場合（Ｓ１６でＹＥＳ）には、かき混ぜ完了判定（Ｓ１７）を行う。ここでは、経過時間タイマ１０８の値と使用者の指定した動作時間の値とを比較し、それらが一致した場合にかき混ぜ完了と判定する（Ｓ１９）。
【００５７】
経過時間タイマ１０８の値が使用者の指定した動作時間の範囲内の場合（Ｓ１９でＮｏ）には、かき混ぜ未完了と判断し、高さ分布測定ステップ（Ｓ５）へ戻る。
【００５８】
一方、かき混ぜ完了と判断された場合（Ｓ１９でＹＥＳ）には、必要に応じて所定の手段を用い使用者へかき混ぜ完了を通知し、動作を停止する（Ｓ２０）。なお、所定の手段としては、例えば、外部に向けて音声を発する手段、光の点滅を行う手段等、一般の通知手段を用いることができる。
【００５９】
次に、山崩し動作２０２の処理ステップについて説明する。
【００６０】
まず、山作り動作２０１と同様に、処理ステップＳ３で検出した調理容器５の位置及び大きさに基づき、高さ分布測定部３を用いて調理容器５内部の調理材料６の高さ分布を測定する（Ｓ２２）。次いで、高さ分布測定部３により測定された高さ分布のうち、最大の高さが処理ステップＳ４で取得したかき混ぜ動作パラメータにおけるかき混ぜ動作判断条件の第２の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２３）。ここで最大の高さが第２の閾値よりも小さい場合（Ｓ２３でＮｏ）には、山崩しは完了したと判断し、前述の山作り動作２０１の処理ステップＳ７に移行する。
【００６１】
以下、山崩し動作におけるかき混ぜ方向の特定方法について、図４及び図６〜図９を参照して説明する。図６は、調理容器５の調理面を当該調理面と垂直な方向に見たときの概略図である。図７は、図６の方向ａ、方向ｂ及び方向ｃに沿った断面形状を概略的に示す図である。図８は、図７の断面形状について高さの平均に対する分布を示すヒストグラムである。図９は、かき混ぜ方向における移動目標点を設定する方法を説明するための概略図である。
【００６２】
図４及び図６〜図９を参照して、まず、最大の高さが第２の閾値以上である場合には、調理容器５の内部の調理材料６の最大高さ位置を抽出し、動作開始点として設定する（Ｓ２４）。
【００６３】
次に、調理材料６の最大高さ位置を通るとともに調理容器５の調理面に垂直な方向の軸を中心として所定の角度ごとに設定された複数の平面（仮想垂直面）における調理材料６の高さの断面形状（図７参照）を抽出する（Ｓ２５）。
【００６４】
具体的に、図６における方向ａ、方向ｂ、及び方向ｃに沿った仮想垂直面における調理材料６の断面形状を図７に示す。図７から分かるように、方向ａは、常に調理材料６を通過している。方向ｂは、動作開始点から少し移動したところで一旦調理材料６の存在しない範囲を通過するものの、再び調理材料６の存在する範囲を通過している。方向ｃは、動作開始点から少し離れたところから常に調理材料６の存在しない範囲を通過している。これら方向ａ、方向ｂ及び方向ｃの場合には、図８に示すように、高さ平均に対する調理材料６の高さの分散は、方向ｂが最も大きくなっていることが分かる。なお、本実施形態では、調理容器５の直径寸法をＤとした場合、図７に示す断面波形のうち１／１０Ｄ〜２Ｄ程度の波長の変化のみを考慮している。これより短いものを考慮すると調理材料６自体の形状の影響も受けてしまうためである。
【００６５】
そこで、高さ分布の分散の最も大きい断面方向（上記の例では方向ｂ）をかき混ぜ方向として設定する（Ｓ２６）。
【００６６】
そして、かき混ぜ方向における移動目標点を以下のように設定する。つまり、図９に示すように、調理容器５の調理面を当該調理面と直交する方向から見る視点において、かき混ぜ方向５０２と調理容器５の内壁との交点５０４、５０５のうち、動作開始点５０１からの距離が大きい方、つまり交点５０４をかき混ぜ器具４の移動目標点として設定する（Ｓ２７）。より具体的に、かき混ぜ方向５０２における動作開始点５０１を挟んだ２つの区分のうち、当該かき混ぜ方向５０２に対して調理容器５の中心から下ろした垂線の足５０３が位置する側の区分に属する交点５０４を移動目標点として設定する。
【００６７】
次いで、かき混ぜ器具駆動部２により、処理ステップＳ２７によって得られた動作開始点にかき混ぜ器具４を挿入する（Ｓ２８）。次に、異常検出部１０４により、かき混ぜ器具４および調理材料６の異常状態監視を行う（Ｓ２９）。
【００６８】
ここで、異常状態（エラー）と判断された場合（Ｓ３０でＹＥＳ）には、その異常状態を特定する。そして、特定した異常状態に対するエラー復帰動作を行い（Ｓ３２）、ステップＳ３３へ移行する。一方、異常状態ではないと判断された場合（Ｓ３０でＮｏ）には、処理ステップＳ２７で設定した移動目標点へ向けてかき混ぜ器具４を移動させる（Ｓ３１）。具体的に、かき混ぜ器具４の移動距離は、例えば、動作開始点と移動目標点との距離の１０分の１とすることができる。ここで、調理容器５から遠い部分ほどかき混ぜ方向の移動で先行するようにかき混ぜ器具４を傾けた（約６０°）状態で、当該かき混ぜ器具４をかき混ぜ方向に移動させるようにする。そうすることで、調理材料６を下から掬い上げるようにしてかき混ぜ器具４を移動させる場合と異なり、かき混ぜ器具４の途中部で調理材料６を抑えつつ移動させることができるので、当該調理材料６が調理容器５からこぼれ出すのを抑制することができる。また、上下に重なって存在する調理材料６を満遍なくかき混ぜるため、かき混ぜ器具４の先端を調理容器５の調理面から所定の距離だけ離した状態を維持したまま、山崩し動作２０２を行うことができる。これにより、調理容器５調理面からの距離が遠い調理材料と近い調理材料とが順次入れ替わり、調理容器５の熱を調理材料６にさらに満遍なく伝えることができる。
【００６９】
次に、かき混ぜ動作を行った結果、移動目標点から所定の範囲内へ到達しているか否かを判定し（Ｓ３３）、到達していない場合は、かき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態検出ステップ（Ｓ２９）へ戻る。
【００７０】
一方、調理容器５の中心から所定の範囲内にかき混ぜ器具４が到達したと判定した場合には、かき混ぜ完了判定を行う（Ｓ３４）。具体的には、経過時間タイマ１０８の値と使用者の指定した動作時間の値を比較し、それらが一致した場合にかき混ぜ完了と判定する。（Ｓ３５）。
【００７１】
ここで、経過時間タイマ１０８の値が使用者の指定した動作時間の範囲内であると判定された場合（Ｓ３５でＮｏ）、かき混ぜ未完了と判断し、調理材料高さ分布測定ステップ（Ｓ２２）へ戻る。
【００７２】
一方、かき混ぜ完了と判断された場合（Ｓ３５でＹＥＳ）には、山作り動作２０１と同様に所定の手段を用い使用者へかき混ぜ完了を通知し（Ｓ２０）、動作を停止する。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、かき混ぜ完了の判断として、経過時間タイマ１０８の値と使用者が指定した動作時間との比較を行う構成としているが、かき混ぜ完了の判断条件としては、混合状態検出部１０１での混合状態結果が十分に混合されていると出力された場合、撮像カメラによって撮像された調理材料の色が所定の色範囲となった場合、かき混ぜ器具駆動部２を用いて調理材料６に串を刺した際に力検出部２５によって検出される反力の値が所定の閾値を上回った場合等が挙げられる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、調理材料６の最大高さを通る直線上でかき混ぜ動作を行った。しかしながら、複雑な制御の実現や、調理材料６が調理容器よりこぼれる場合の対策が、充分なされている場合は、これに限定されるものではない。これ以外には、例えば、調理材料６の最大高さを中心とした螺旋状の方向をかき混ぜ方向とすることが考えられる。また、かき混ぜ器具４を調理容器５の調理面から傾斜させて調理材料６に挿入し、かき混ぜ器具４を回転させることで、かき混ぜ動作を行うことが考えられる。
【００７５】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る調理補助ロボットについて説明する。
【００７６】
本発明の第２の実施の形態に係る調理補助ロボットは、焦げ付きや型崩れを軽減しながら満遍なく調理材料を攪拌し、加熱調理を行うためのものである。具体的に、本実施の形態に係る調理補助ロボットは、温度分布測定部３１０により調理材料の温度分布状態を測定すると共に、かき混ぜ器具によりかき混ぜ器具の位置及び姿勢を調理材料の温度分布に応じて変化させるようになっている。
【００７７】
本発明の第２の実施の形態の構成は、制御部での制御内容以外は第１の実施の形態と同様なため、その詳細な説明は省略する。
【００７８】
次に、本第２の実施の形態での調理補助ロボット１の動作について説明する。図１４Ａ及び図１４Ｂは、本発明の第２の実施の形態における調理補助ロボット１の処理ステップを示すフローチャートである。
【００７９】
基本的な動作の概要としては、各種初期化の後、山作り動作２０１および山崩し動作２０２を交互に繰り返しながら、かき混ぜ動作を行うようになっている。
【００８０】
まず、調理補助ロボット１は、使用者の指示入力が行われるまで待機する。つまり、使用者により調理用加熱コンロ８の電源の投入、調理材料６の投入及び動作指示の入力が完了するのを待つ（Ｓ２０１）。
【００８１】
操作部２７により、使用者が調理レシピ又は使用調理材料、使用量及び動作時間を指定し、動作開始を入力した場合、経過時間タイマ１０８及び動作履歴記録部４０５の初期化を行う（Ｓ２０２）。次に、調理容器５の位置、大きさ及び周縁部の高さを測定する（Ｓ２０３）。
【００８２】
次に、使用者によって指定された調理レシピあるいは調理材料６の種類、使用量及び動作時間に対応するかき混ぜ動作パラメータをかき混ぜ情報記憶部１０５から取得して動作指示部１０７に設定し（Ｓ２０４）、山作り動作２０１の処理ステップに移る。
【００８３】
山作り動作２０１において、ステップＳ２０２で検出した調理容器５の位置及び大きさに基づき、温度分布測定部３１０を用いて調理容器５内部の調理材料６の温度分布を測定する（Ｓ２０５）。温度分布の分散が処理ステップＳ２０４で取得したかき混ぜ動作パラメータにおけるかき混ぜ動作判断条件の第３の閾値以上である場合（Ｓ２０６でＹＥＳ）、既に山が存在している状態（山作りが完了した状態）であると判断し、現在の調理材料６の集積位置を動作履歴記録部４０５に記録し（Ｓ２２１）、後述のステップＳ２２４へ移行する。
【００８４】
ここで、第３の閾値は、処理ステップＳ２０４で取得した値を用いている。
【００８５】
一方、温度分布の分散が第３の閾値を下回る場合（Ｓ２０６でＮｏ）、動作履歴記録部４０５に記憶された調理容器５の調理面の利用頻度のうち、最も利用頻度の低い場所を読み出す。それと共に、当該利用頻度が予め設定された利用頻度未満であるか否かを判定する（Ｓ２０７）。ここで、利用頻度が予め設定された頻度未満である場合には、最も利用頻度の低い位置を調理材料６の山を作るための集積目標位置に設定する（Ｓ２０８）一方、調理容器５の全領域で利用頻度が予め設定された頻度を超えている場合には、調理容器５の中心を集積目標位置として設定する（Ｓ２０９）。
【００８６】
次いで、調理材料６の山を作るためのかき混ぜ方向を設定するとともに、山作り動作を開始する（Ｓ２１０）。
【００８７】
次いで、かき混ぜ器具駆動部２により、処理ステップＳ２１０によって得られた動作開始点に、調理容器５の調理面に対して垂直となるようにかき混ぜ器具４を挿入する。
【００８８】
次に、異常検出部１０４により、かき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態の監視を行い（Ｓ２１１）、異常状態（エラー）と判断された場合（Ｓ２１２でＹＥＳ）には、その異常状態を特定する。そして、特定した異常状態に対するエラー復帰動作を行い（Ｓ２１４）、所定のかき混ぜ動作の完了確認ステップＳ２１６へ移行する。
【００８９】
一方、異常状態ではないと判断された場合（Ｓ２１２でＮｏ）には、かき混ぜ器具駆動部２により集積目標点へ向けたかき混ぜ器具４の移動を開始する（Ｓ２１３）。
【００９０】
次に、かき混ぜ動作を行った結果、かき混ぜ器具４が集積目標点から所定の範囲内へ到達しているか否かを判定し（Ｓ２１５）、到達していない場合は、かき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態検出ステップ（Ｓ２１１）へ戻る。
【００９１】
一方、かき混ぜ器具４が集積目標点から所定の範囲内に到達した場合（Ｓ２１５でＹＥＳ）には、処理ステップＳ２１０で設定した各動作開始点のうち、未選択のものがまだ存在するか否かを判定する（Ｓ２１６）。ここで、未選択の動作開始点が存在する場合（Ｓ２１６でＮｏ）、未選択の動作開始点のうちの任意の１点を選択し、次の動作開始点として設定する（Ｓ２１８）。
【００９２】
未選択の動作開始点がなくなった場合（Ｓ２１６でＹＥＳ）には、かき混ぜ完了判定（Ｓ２１７）を行う。ここでは、経過時間タイマ１０８の値と使用者の指定した動作時間の値とを比較し、それらが一致した場合にかき混ぜ完了と判定する（Ｓ２１９）。
【００９３】
経過時間タイマ１０８の値が使用者の指定した動作時間の範囲内の場合（Ｓ２１９でＮｏ）には、かき混ぜ未完了と判断し、高さ分布測定ステップ（Ｓ２０５）へ戻る。
【００９４】
一方、かき混ぜ完了と判断された場合（Ｓ２１９でＹＥＳ）には、必要に応じて所定の手段を用い使用者へかき混ぜ完了を通知し、動作を停止する（Ｓ２２０）。
【００９５】
次に、山崩し動作２０２の処理ステップについて説明する。
【００９６】
まず、山作り動作２０１と同様に、処理ステップＳ２０３で検出した調理容器５の位置及び大きさに基づき、温度分布測定部３１０を用いて調理容器５内部の調理材料６の温度分布を測定する（Ｓ２２２）。次いで、温度分布測定部３１０により測定された温度分布のうち、温度分布の分散が処理ステップＳ２０４で取得したかき混ぜ動作パラメータにおけるかき混ぜ動作判断条件の第４の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２２３）。ここで温度分布の分散が第４の閾値よりも小さい場合（Ｓ２２３でＮｏ）には、山崩しは完了したと判断し、前述の山作り動作２０１の処理ステップＳ２０７に移行する。
【００９７】
次いで、温度分布の分散が第４の閾値以上である場合には、調理容器５の内部の調理材料６の最低温度領域を算出する（Ｓ２２４）。それに合わせて、調理容器５の内部の調理材料６の最高温度領域を算出する（Ｓ２２５）。
【００９８】
次に、温度分布の分散の最も大きい断面方向をかき混ぜ方向として設定する（Ｓ２２６）。
【００９９】
そして、かき混ぜ方向における移動目標点を以下のように設定する。つまり、選択した断面のうち、調理材料６の最低温度領域を動作開始点として設定する。あわせて、選択した断面のうち、調理材料６の最高温度領域を移動目標点として設定する（Ｓ２２７）。
【０１００】
次いで、かき混ぜ器具駆動部２により、処理ステップＳ２２７によって得られた動作開始点にかき混ぜ器具４を挿入する（Ｓ２２８）。次に、異常検出部１０４により、かき混ぜ器具４および調理材料６の異常状態監視を行う（Ｓ２２９）。
【０１０１】
ここで、異常状態と判断された場合（Ｓ２３０でＹＥＳ）には、その異常状態を特定する。そして、特定した異常状態に対するエラー復帰動作を行い（Ｓ２３２）、かき混ぜ完了判定ステップＳ２３４へ移行する。一方、異常状態ではないと判断された場合（Ｓ２３０でＮｏ）には、処理ステップＳ２２７で設定した移動目標点へ向けてかき混ぜ器具４を移動させる（Ｓ２３１）。
【０１０２】
次に、かき混ぜ動作を行った結果、移動目標点から所定の範囲内へ到達しているか否かを判定し（Ｓ２３３）、到達していない場合は、かき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態検出ステップ（Ｓ２２９）へ戻る。
【０１０３】
一方、調理容器５の中心から所定の範囲内にかき混ぜ器具４が到達したと判定した場合には、かき混ぜ完了判定を行う（Ｓ２３４）。具体的には、経過時間タイマ１０８の値と使用者の指定した動作時間の値を比較し、それらが一致した場合にかき混ぜ完了と判定する。（Ｓ２３５）。
【０１０４】
ここで、経過時間タイマ１０８の値が使用者の指定した動作時間の範囲内であると判定された場合（Ｓ２３５でＮｏ）、かき混ぜ未完了と判断し、調理材料高さ分布測定ステップ（Ｓ２２２）へ戻る。
【０１０５】
一方、かき混ぜ完了と判断された場合（Ｓ２３５でＹＥＳ）には、山作り動作２０１と同様に所定の手段を用い使用者へかき混ぜ完了を通知し（Ｓ２２０）、動作を停止する。
【０１０６】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る調理補助ロボットについて説明する。
【０１０７】
本発明の第３の実施の形態に係る調理補助ロボットは、焦げ付きや型崩れを軽減しながら満遍なく調理材料を攪拌し、加熱調理を行うためのものである。具体的に、本実施の形態に係る調理補助ロボットは、高さ測定部により調理材料の高さ分布状態を測定し、温度分布測定部により調理材料の温度分布状態を測定する。これらの測定結果を基に、かき混ぜ器具・調理容器駆動部により、かき混ぜ器具・調理容器の位置及び姿勢を、調理材料の高さ・温度分布に応じて変化させるようになっている。
【０１０８】
本発明の第３の実施の形態では、かき混ぜ器具を保持して位置および姿勢を変化させる手段と、調理材料の高さ分布・温度分布を測定する手段とを備える。そして、調理材料の高さ分布・温度分布に応じてかき混ぜ動作の調整を行う調理補助ロボットを実施例として説明する。
【０１０９】
以下、図面を用いてその構成を説明する。また、本発明の第１の実施の形態と同様の部分については、同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１０】
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る調理補助ロボットの概要を示す図である。
【０１１１】
本発明の第３の実施の形態に係る調理補助ロボット３０１と本発明の第１の実施の形態の調理補助ロボット１との相違点は、以下の３点である。１点目は、かき混ぜ動作中に発生する音を収録する集音部３１１をさらに備えている点である。２点目は、かき混ぜ器具駆動部２に代えてかき混ぜ器具４及び調理容器５の位置や姿勢を変化させるかき混ぜ器具・調理容器駆動部３０２を備えている点である。３点目は、制御部９に代えて、温度分布測定部３１０、集音部３１１及びかき混ぜ器具・調理容器駆動部３０２の出力結果もさらに利用して調理補助ロボット３０１の制御を行う制御部３０９を備えた点である。
【０１１２】
かき混ぜ器具・調理容器駆動部３０２は、本発明の第１の実施の形態の調理補助ロボット１のかき混ぜ器具駆動部２に加え、調理容器５の位置及び姿勢を変化させるために、さらに調理容器５を保持可能なハンド部構造および可搬重量性能を有する。
【０１１３】
温度分布測定部３１０は、調理用加熱コンロ８の加熱領域（図示せず）上方に固定され、非接触で調理容器５内部の調理材料６の表面温度の分布測定を行う構成としている。
【０１１４】
この温度分布測定部３１０により、調理容器５及び調理材料６の温度分布を測定することができるため、調理容器５の熱を有効に利用することができる。つまり、調理材料６の加熱不充分な部分と調理容器５との接触面積が大きくなるようにかき混ぜ動作を行うことや、調理容器５の平均温度の高い領域を積極的に利用することが可能となる。
【０１１５】
温度分布測定部３１０としては、例えば、物体の発する遠赤外線の量を色濃度として出力する一般的な遠赤外線カメラを用いることができる。また、接触式の温度センサをかき混ぜ器具駆動部２のハンド部２４に取り付けることもできる。この場合、ハンド部２４の移動に応じて温度センサを計測領域に走査させて、調理材料６への接触及び調理容器５の温度測定を繰り返し断続的に行う。これにより、調理容器５の全領域の温度分布を測定することができる。さらに、当該温度センサをかき混ぜ器具４の先端に内蔵させ、温度情報を伝送する構成にしてもよい。
【０１１６】
なお、本発明の第３の実施の形態では、温度分布測定部３１０を調理用加熱コンロ８の加熱領域上方に固定する構成をとっているが、常に一箇所から温度分布を測定する必要がなければ、高さ分布測定部３と同様にかき混ぜ器具・調理容器駆動部３０２のアーム部やハンド部に搭載してもよい。
【０１１７】
集音部３１１は、かき混ぜ動作中に発生する音を収録する。
【０１１８】
これにより、力検出部２５で過大な外力を検出した場合に、その音に含まれる周波数成分の強度に基づいて、かき混ぜ器具が調理容器内壁へ衝突した状態にあるのか、あるいは調理材料６が調理容器５とかき混ぜ器具４との間に挟まれている状態であるのかを識別することができる。
【０１１９】
集音部３１１としては、一般的なムービングコイル型マイクロホン、コンデンサ型マイクロホン、圧電型マイクロホン等を用いることができる。
【０１２０】
なお、本発明の温度分布測定部３１０及び集音部３１１は、既存の調理システムに組み込むことを考慮して、ハンド部２４に取り付けられている。しかしながら、調理容器５内部の調理材料６の温度分布が測定できればよく、その他の可動部または固定部、例えば、調理用加熱コンロ８に固定するように構成しても実現可能である。
【０１２１】
また、図１１は、本発明の第３の実施の形態における調理補助ロボット３０１の構成を示すブロック図である。
【０１２２】
本発明の第３の実施の形態の調理補助ロボット３０１と本発明の第１の実施の形態の調理補助ロボット１との相違点は、制御部３０９の構成として、温度分布測定部３１０の出力結果を用いて調理材料の加熱状態の検出を行う加熱状態検出部４０１と、温度分布測定部３１０及び高さ分布測定部３の出力結果を用いて調理材料の混合状態の検出を行う混合状態検出部４０２と、温度分布測定部３１０及び高さ分布測定部３の出力結果を用いてかき混ぜ動作の方向を選択するかき混ぜ方向選択部４０３と、温度分布測定部３１０、高さ分布測定部３、集音部３１１および力検出部２５の出力結果から異常状態を検出する異常検出部４０４と、をさらに備えた点である。
【０１２３】
加熱状態検出部４０１は、温度分布測定部３１０によって測定された調理容器５内部の温度分布の分散が所定の閾値以上の場合には、調理材料６の加熱が不均一であると判断する。また、温度分布のうち、最低温度となる小領域を抽出することにより、最も加熱が不十分な調理材料６の部分を抽出する。
【０１２４】
調理材料６の加熱不十分な部分と調理容器５との接触面積が大きくなるようにかき混ぜ動作を行うことにより、調理材料６をさらに均一に加熱することができる。
【０１２５】
また、最高温度となる小領域を抽出することにより、最も多くの熱量を有する領域が抽出できる。これにより、平均温度の高い小領域を積極的に利用することで調理容器５および調理用加熱コンロ８の熱を有効に利用することが可能となる。
【０１２６】
混合状態検出部４０２は、高さ分布測定部３及び温度分布測定部３１０からの出力結果に基づき、調理容器５内部の調理材料６の最大高さ領域、最小高さ領域、高さの分散、最高温度領域、最低温度領域、温度の分散を算出する。また、混合状態検出部４０２は、高さの分散及び温度の分散、またはどちらか一方があらかじめ定められた閾値以上の場合、調理材料６の混合が不十分と判断する。さらに、混合状態検出部４０２は、最大高さ領域又は最低温度領域を調理材料６の温度の低い部分、最小高さ領域又は最高温度領域を調理材料６の温度の高い部分と判断し、結果を出力する。
【０１２７】
動作履歴記録部４０５は、実行されたかき混ぜ動作の履歴の記録を行う。調理容器５の調理面を小領域に区分し、高さ分布測定部３又は温度分布測定部３１０を用いて各領域への調理材料６の存在を検知し、存在していた時間を累積記録する。これにより、各小領域の利用頻度が算出できる。
【０１２８】
かき混ぜ方向選択部４０３は、山作り動作時には、動作履歴記録部４０５に記録された前述の各小領域の利用頻度を用いて、次の調理材料６の山作り目標位置を決定し、目標位置へ調理材料６の集積を行うためのかき混ぜ器具４の移動方向を選択する。また、山崩し動作時には、温度分布測定部３１０の出力結果から、調理材料６の山崩し動作開始位置及び目標位置を決定し、調理材料６の拡散を行うためのかき混ぜ器具４の移動方向を選択する。なお、本実施の形態では、山崩し動作の移動方向の選択に温度分布のみを用いるように構成したが、高さ分布測定部３の測定結果を用いる構成、あるいは高さ分布測定部３および温度分布測定部３１０の両方の測定結果を用いる構成であってもよい。
【０１２９】
異常検出部４０４は、高さ分布測定部３、温度分布測定部３１０、力検出部２５及び集音部３１１からの出力結果に基づき、異常状態の検出を行い、動作指示部１０７へ異常状態を通知する。具体的に、異常検出部４０４は、高さ分布測定部３の出力結果により、調理容器５から調理材料６がこぼれそうな状態であることを検出する。また、異常検出部４０４は、温度分布測定部３１０の出力結果により、過大な温度の部分が存在していることを検出する。
【０１３０】
さらに、異常検出部４０４は、力検出部２５の結果に基づいて、かき混ぜ器具４が調理容器５に接触した状態にあるのか、あるいは、かき混ぜ器具４と調理容器５との間に調理材料６が挟まった状態又はかき混ぜ器具４が使用者に接触した状態にあるのかを判別するようになっている。具体的に、異常検出部４０４は、かき混ぜ器具４に予め定められた閾値以上の外力が検出された場合に、集音部３１１で収録された一定期間前からの音声情報を周波数解析（例えば、フーリエ変換）し、音声情報の周波数成分のうち調理容器５の固有振動数近傍の周波数成分の強度及び含有割合が予め定められた閾値を下回るか否かにより、かき混ぜ器具４が調理容器５に接触した状態にあるのか否かを判別するようになっている。
【０１３１】
なお、制御部３０９の加熱状態検出部４０１、混合状態検出部４０２、かき混ぜ方向選択部４０３、経過時間タイマ１０８、動作種別判断部１０３、動作履歴記録部４０５、異常検出部４０４、動作指示部１０７、かき混ぜ情報記憶部１０５及び操作指示入力部１０６のそれぞれの機能は、専用回路等のハードウェアで実現されていてもよいし、それぞれの機能がソフトウェアによって記述され、コンピュータ内部で実行されることによって実現されてもよい。
【０１３２】
次に、本発明の第３の実施の形態における調理補助ロボット３０１の動作について説明する。図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明の第３の実施の形態における調理補助ロボット３０１の処理ステップを示すフローチャートである。
【０１３３】
まず、本発明の第１の実施の形態の調理補助ロボット１と同様に、調理補助ロボット３０１は、使用者の指示入力を待機する。つまり、使用者により調理用加熱コンロ８の電源の投入、調理材料６の投入及び動作指示の入力が完了するのを待つ（Ｓ３０１）。
【０１３４】
操作部２７により、使用者が調理レシピ又は使用調理材料、使用量及び動作時間を指定し、動作開始を入力した場合、経過時間タイマ１０８及び動作履歴記録部４０５の初期化を行う（Ｓ３０２）。次に、調理容器５の位置、大きさ及び周縁部の高さを測定する（Ｓ３０３）。
【０１３５】
次に、使用者によって指定された調理レシピあるいは調理材料６の種類、使用量及び動作時間に対応するかき混ぜ動作パラメータをかき混ぜ情報記憶部１０５から取得して動作指示部１０７に設定し（Ｓ３０４）、山作り動作２０５の処理ステップに移る。
【０１３６】
山作り動作２０５において、ステップＳ３０２で検出した調理容器５の位置及び大きさに基づき、高さ分布測定部３を用いて調理容器５内部の調理材料６の高さ分布を測定する（Ｓ３０５）。高さ分布のうち、最大の高さが処理ステップＳ３０４で取得したかき混ぜ動作パラメータにおけるかき混ぜ動作判断条件の第５の閾値以上である場合（Ｓ３０６でＹＥＳ）、既に山が存在している状態（山作りが完了した状態）であると判断し、現在の調理材料６の集積位置を動作履歴記録部４０５に記録し（Ｓ３２１）、後述のステップＳ３２４へ移行する。
【０１３７】
一方、高さ分布の最大高さが、かき混ぜ動作判断条件の第５の閾値を下回る場合（Ｓ３０６でＮｏ）、動作履歴記録部４０５に記録された調理容器５の調理面のうち、最も利用頻度の低い場所を読み出す。それと共に、当該利用頻度が予め設定された利用頻度未満であるか否かを判定する（Ｓ３０７）。ここで、利用頻度が予め設定された利用頻度未満である場合には、最も利用頻度の低い位置を調理材料６の山を作るための集積目標点として設定する（Ｓ３０８）。一方、利用頻度が予め設定された頻度を超えている場合には、調理容器５の中心を集積目標位置として設定する（Ｓ３０９）。
【０１３８】
次いで、調理材料６の山を作るためのかき混ぜ方向を設定すると共に、かき混ぜ器具・調理容器駆動部３０２により、山作り動作を開始する（Ｓ３１０）。
【０１３９】
次に、温度分布測定部３１０を用いて、調理材料６の表面の温度分布を測定する（Ｓ３４０）。そして、調理材料６の表面温度のうちの最高温度が、第７の閾値以上か否かを判定する（Ｓ３４１）。そして、調理材料６の表面温度のうちの最高温度が、第７の閾値以上である場合（Ｓ３４１でＹＥＳ）は、調理容器５の調理面からの熱を有効利用するために、その最高温度領域を集積目標位置に設定し（Ｓ３４２）、Ｓ３１０の山作り動作を再開する。一方、調理材料６の表面温度のうちの最高温度が第７の閾値未満である場合（Ｓ３４１でＮＯ）は、異常検出部４０４により、後述するかき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態の監視を行う（Ｓ３１１）。そして、異常状態と判断された場合（Ｓ３１２でＹＥＳ）には、その異常状態を特定する。そして、特定した異常状態に対するエラー復帰動作を行い（Ｓ３１４）、かき混ぜ完了判定ステップＳ３１５へ移行する。一方、異常状態ではないと判断された場合（Ｓ３１２でＮＯ）には、処理ステップＳ３０８、Ｓ３０９、Ｓ３４２で設定した集積目標点へ向けてかき混ぜ器具４を移動させる（Ｓ３１３）。
【０１４０】
次に、かき混ぜ動作を行った結果、かき混ぜ器具４が集積目標点から所定の範囲内へ到達しているか否かを判定し（Ｓ３１５）、到達していない場合は、かき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態検出ステップ（Ｓ３１１）へ戻る。
【０１４１】
一方、かき混ぜ器具４が集積目標点から所定の範囲内に到達した場合（Ｓ３１５でＹＥＳ）には、処理ステップＳ３１０で設定した開始点のうち、未選択のものがまだ存在するか否かを判定する（Ｓ３１６）。ここで、未選択の動作開始点が存在する場合（Ｓ３１６でＮｏ）には、未選択の分割点のうちの任意の１点を選択し、次の動作開始点として設定する（Ｓ３１８）。次の動作開始点の選択方法としては、例えば、既にかき混ぜ動作の完了した分割点に隣接した分割点を選択する方法、未選択の動作開始点のうち、近くに位置する調理材料６の高さ平均が最も大きい分割点を選択する方法等が挙げられる。
【０１４２】
未選択の分割点がなくなった場合（Ｓ３１６でＹＥＳ）には、かき混ぜ完了判定（Ｓ３１７）を行う。ここでは、経過時間タイマ１０８の値と使用者の指定した動作時間の値とを比較し、一致した場合にかき混ぜ完了と判定する（Ｓ３１９）。
【０１４３】
経過時間タイマ１０８の値が使用者の指定した動作時間の範囲内の場合（Ｓ３１９でＮｏ）には、かき混ぜ未完了と判断し、ステップＳ３０５へ戻る。
【０１４４】
一方、かき混ぜ完了と判断された場合（Ｓ３１９でＹＥＳ）には、所定の手段を用い使用者へかき混ぜ完了を通知し、動作を停止する（Ｓ３２０）。なお、所定の手段としては、外部に向けて音声を発する手段、光の点滅を行う手段等、一般の通知手段を用いることができる。
【０１４５】
次に、山崩し動作２０６の処理ステップについて説明する。
【０１４６】
まず、山作り動作２０５と同様に、ステップＳ３０３で検出した調理容器５の位置及び大きさに基づき、高さ分布測定部３を用いて調理容器５内部の調理材料６の調理面からの高さ分布を測定する（Ｓ３２２）。次いで、高さ分布測定部３により測定された高さ分布のうち、最大の高さが処理ステップＳ３０４で取得したかき混ぜ動作パラメータにおけるかき混ぜ動作判断条件の第６の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ３２３）。ここで最大の高さが第６の閾値よりも小さい場合（Ｓ３２３でＮｏ）には、山崩しは完了したと判断し、前述の山作り動作２０５の処理ステップＳ３０７に移行する。
【０１４７】
一方、かき混ぜ動作判断条件の第６の閾値以上である場合（Ｓ３２３でＹＥＳ）には、調理容器５の内部の調理材料６の最大高さ位置を抽出し、動作開始点として設定する（Ｓ３２４）。
【０１４８】
次に、調理材料６の最大高さ位置を通ると共に調理容器５の調理面に垂直な方向の軸を中心として所定の角度ごとに設定された複数の平面（仮想垂直面）における調理材料６の高さの断面形状を抽出する（Ｓ３２５）。
【０１４９】
次に、調理容器５の内部の調理材料６の表面温度分布を測定する（Ｓ３２６）。
【０１５０】
次いで、調理材料６の表面の最高温度が第７の閾値以上か否かを判定する（Ｓ３２７）。調理材料６の表面の最高温度が第７の閾値以上の場合（Ｓ３２７でＹＥＳ）は、最低温度領域を動作開始点として、最高温度領域を移動目標点として選択する（Ｓ３２９）。
【０１５１】
次に、調理材料６の表面の最高温度が第７の閾値未満の場合（Ｓ３２７でＮＯ）は、高さの分散の最も大きい断面方向５０２をかき混ぜ方向として選択する（Ｓ３２８）。
【０１５２】
次に、かき混ぜ方向５０２と調理容器５内壁との交点５０４、５０５のうち、調理容器５中心から下ろした垂線の足５０３のある側５０４を移動目標点として選択する（Ｓ３３０）。
【０１５３】
次に、Ｓ３２８又は３２９で設定された調理材料６の動作開始点に、かき混ぜ具を挿入する（Ｓ３３１）。
【０１５４】
次に、異常検出部４０４により、後述のかき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態監視を行い（Ｓ３３２）、異常状態（エラー）と判断された場合（Ｓ３３３でＹＥＳ）には、その異常状態を特定する。そして、特定した異常状態に対するエラー復帰動作を行い（Ｓ３３５）、かき混ぜ完了判定ステップＳ３３６へ移行する。一方、異常状態ではないと判断された場合（Ｓ３３３でＮＯ）には、処理ステップＳ３２９又はＳ３３０で設定した移動目標点へ向けてかき混ぜ器具４を移動させる（Ｓ３３４）。
【０１５５】
次に、かき混ぜ完了判定を行う（Ｓ３３７）。ここでは、経過時間タイマ１０８の値と使用者の指定した動作時間の値を比較し、一致した場合にかき混ぜ完了と判定する（Ｓ３８）。経過時間タイマ１０８の値が使用者の指定した動作時間の範囲内の場合（Ｓ３３８でＮｏ）は、かき混ぜ未完了と判断し、調理材料高さ分布測定ステップ（Ｓ３２２）へ戻る。
【０１５６】
一方、かき混ぜ完了と判断された場合（Ｓ３３８でＹＥＳ）には、山作り動作２０５と同様に所定の手段を用い使用者へかき混ぜ完了を通知し、動作を停止する（Ｓ３２０）。
【０１５７】
なお、実施形態では、かき混ぜ完了の判断として、経過時間タイマ１０８の値と使用者が指定した動作時間との比較を行う構成としているが、温度分布測定部３１０により測定された調理材料６の温度分布が予め設定された値を超えているか否かを判定することも考えられる。
【０１５８】
また、かき混ぜ完了の判断としては、集音部３１１によりかき混ぜ完了後のものとして予め記憶された音と、現時点で集音された音とを比較することも考えられる。
【０１５９】
さらに、本実施の形態においては、調理容器５の調理面のうち利用頻度が最低の範囲を山作り動作の集積目標位置に設定することとしているが、調理容器５の内部のうち最高の温度となっている位置を集積目標位置に設定することもできる。
【０１６０】
また、本実施の形態においては、調理容器５の調理面のうち利用頻度が最低となる部分を、山を作る集積目標位置として設定し、この集積目標位置と調理容器５の周縁部の分割点とを結ぶ方向をかき混ぜ方向として設定しているが、集積目標位置と各分割点とを結ぶことにより分割される調理容器５上の領域のうち、平均温度が最も低い領域を通るように設定された調理容器５の縁部から集積目標位置までの方向をかき混ぜ方向として設定することもできる。
【０１６１】
また、本実施の形態においては、調理容器５の内部に動作開始点と移動目標点を設定し、これらの間でかき混ぜ器具４を移動させた。しかしながら、これに代えて、傾斜開始位置と傾斜終了位置を設定し、傾斜開始位置が鉛直上、傾斜終了位置が鉛直下となるように調理容器５を傾斜させることでかき混ぜることも可能である。ここで、調理容器５の傾斜角度は、傾斜開始位置と傾斜終了位置との距離が大きいほど大きくなるように設定されることが好ましい。また、調理容器５を傾斜させるだけでなく、所定の周期（例えば、０．５秒）及び所定の振幅（例えば、１０ｍｍ）で調理容器５を振動させる。これにより、傾斜開始位置と傾斜終了位置が近い場合、すなわち調理材料６が急峻に偏在している場合には、傾斜角度が小さくなるため、大きく拡散して調理容器からこぼれることを低減できる。逆に傾斜開始位置と傾斜終了位置が離れている場合、すなわち調理材料が緩やかに偏在している場合には、傾斜角度が大きくなるため、調理容器５の底面との摩擦で調理材料６が移動しなくなる状態を改善できる。なお、ここでは、傾斜開始位置と傾斜終了位置の距離が大きいほど、調理容器５の傾斜角度が大きくなるようにしたが、所定の一定角度（例えば、１５度）だけ傾斜させてもよい。また、調理容器５の振動は、必ずしも行う必要はない。
【０１６２】
次に、かき混ぜ動作中の異常状態の検出動作についてさらに詳細に説明する。図１３は、本発明の第１から第３の実施の形態における調理補助ロボットのかき混ぜ動作中の異常状態検出処理ステップを示すフローチャートである。
【０１６３】
まず、かき混ぜ情報記憶部１０５より、指定された調理レシピあるいは調理材料の種類、使用量および動作時間に対応する異常検出閾値を取得する（Ｓ１０１）。異常検出閾値には、力検出部２５の出力結果に基づいて異常な外力が発生していると判断するための情報や、調理容器５とかき混ぜ器具４との衝突を検出するための情報が含まれている。具体的に、異常検出閾値としては、特定のレシピに対応するかき混ぜ動作を行う際に発生する外力の限界閾値や、調理容器５の固有振動数等が挙げられる。
【０１６４】
次に、力検出部２５の出力値を取得し（Ｓ１０２）、異常検出閾値との比較を行う（Ｓ１０３）。
【０１６５】
力検出部２５の出力値が、異常検出閾値以上である場合（Ｓ１０３でＹＥＳ）には、後述する接触状態判定処理に移行し、異常検出閾値を下回っている場合（Ｓ１０３でＮｏ）には、次の調理材料あふれ警告判定処理に移行する。
【０１６６】
調理材料あふれ警告判定処理としては、高さ分布測定部３により調理容器５周縁部近傍の調理材料６の高さ分布を測定し（Ｓ１０４）、この高さ分布と、前述の処理ステップＳ４あるいは処理ステップＳ２０４で取得した調理容器周縁部の平均高さに所定の安全率（例えば、０．７５）を掛けた閾値との比較を行う（Ｓ１０５）。ここで、調理材料６の平均高さが閾値を上回っている場合（Ｓ１０５でＮｏ）には、調理材料６が調理容器５からあふれそうな状態であると判断し、警告エラーを出力する（Ｓ１０７）。一方、調理材料６の平均高さが閾値以下である場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）には、異常はないと判断し、異常なしを出力する（Ｓ１０６）。
【０１６７】
接触状態判定処理としては、集音部３１１によって測定された音情報のうち、力検出部２５によって異常な外力が検出された時点から所定の時間だけさかのぼった時点から現在までの間の収録波形を抽出する（Ｓ１０８）。つまり、かき混ぜ器具４が未知の物体に接触したと思われる時から現在までの区間の音声情報を抽出する。
【０１６８】
次に、周波数解析（例えば、フーリエ変換）を行い（Ｓ１０９）、調理容器５の固有振動数近傍の周波数成分の強度及び含有割合と、所定の閾値とを比較する（Ｓ１１０）。調理容器５の固有振動数近傍の周波数成分の強度及び含有割合が所定の閾値を上回っている場合（Ｓ１１０でＮｏ）には、調理容器５の内壁とかき混ぜ器具４が接触したと判断し、調理容器接触エラーを出力する（Ｓ１１１）。一方、周波数成分の強度及び含有割合が閾値以下である場合（Ｓ１１０でＹＥＳ）には、調理容器５とかき混ぜ器具４との間に調理材料６を挟み込んだと判断し、調理材料挟み込みエラーを出力する（Ｓ１１２）。
【０１６９】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
【０１７０】
つまり、本発明の一局面に係る調理補助ロボットは、調理容器内部の調理材料を物理的に移動させることによって調理を行う調理補助ロボットであって、調理材料を移動させるかき混ぜ動作を行うためのかき混ぜ駆動部と、調理容器内の調理材料の高さ分布を測定する高さ分布測定部と、高さ分布測定部により測定された調理材料の高さ分布に基づいて、かき混ぜ動作のかき混ぜ方向を選択するかき混ぜ方向選択部と、かき混ぜ方向に応じたかき混ぜ動作をかき混ぜ駆動部に指示する動作指示部とを備え、調理容器内に所定の高さ以上の山が形成されている場合に、かき混ぜ方向選択部は、山を崩すためのかき混ぜ方向を選択する。
【０１７１】
本発明によれば、調理容器内に所定高さ以上の山が形成されている場合、つまり、調理容器の調理面から上に離れて加熱され難い位置に調理材料が堆積している場合に、この調理材料を低い位置に落として加熱することが可能となる。
【０１７２】
したがって、本発明によれば、調理容器内部の調理材料の加熱むらが発生し難くい効率的なかき混ぜ調理を行うことができる。
【０１７３】
具体的に、かき混ぜ方向選択部は、調理容器の調理面に垂直な面であって、調理材料の高さが最大となる頂点を通る複数の仮想垂直面のうち、各仮想垂直面における調理材料の高さの平均に対する分散が最大となるものに沿った方向をかき混ぜ方向として選択するように構成することができる。
【０１７４】
この構成によれば、仮想垂直面において高さの平均に対する分散が最大となる方向、すなわち調理材料が最も偏在している方向に沿って山を崩すことができるので、当該かき混ぜ方向における調理材料の分散を小さくすることにより調理材料の全体を満遍なく加熱することが可能となる。
【０１７５】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ方向選択部は、頂点を移動開始点に設定するとともに、かき混ぜ方向として選択された垂直面と調理容器の縁部とが交差する２つの交点のうち、頂点から遠い方の交点を移動目標点に設定することが好ましい。
【０１７６】
この構成によれば、頂点を基準として縁部までの距離が長い方向に向けて調理材料を移動させて山を崩すことができるので、山に堆積された調理材料を調理容器内の広範囲にわたり広げることができ、これにより、調理材料を満遍なく加熱することが可能となる。
【０１７７】
調理補助ロボットにおいて、調理容器内に所定の高さ以上の山が存在しない場合に、かき混ぜ方向選択部は、調理容器内に山を作るためのかき混ぜ方向を選択することが好ましい。
【０１７８】
この構成によれば、調理容器内に所定高さ以上の山が存在しない場合、つまり、調理容器内に比較的に満遍なく調理材料が広がっている場合に、一旦山を作るとともに上述した山崩し動作を行うことにより、調理容器の調理面に接触していた調理材料と表層に位置していた調理材料とを入れ替えることができるため、より満遍なく調理材料の加熱を行うことが可能となる。
【０１７９】
調理補助ロボットにおいて、過去のかき混ぜ動作の履歴を記録する動作履歴記録部をさらに備え、かき混ぜ方向選択部は、かき混ぜ動作の履歴に基づいて調理容器の調理面のうち利用頻度が所定値よりも低い範囲を特定し、利用頻度の低い範囲に山を作る目標位置を設定し、調理容器の縁部から目標位置へ向かう方向をかき混ぜ方向として選択することが好ましい。
【０１８０】
この構成によれば、利用頻度が所定値よりも低い範囲、つまり、調理容器の調理面の熱を今まで有効に利用できていない範囲に山を作ることにしているため、調理容器の熱を有効に活用することができる。しかも、構成では、調理容器の一部が必要以上に熱せられている時間を短くすることができるので、調理容器の寿命を延ばすことができるという効果もある。
【０１８１】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ方向選択部は、調理容器の縁部に設定された複数の開始点と目標位置とをそれぞれ繋ぐ複数の線分のうち、所定の長さ以上の線分に沿った方向をかき混ぜ方向として選択することが好ましい。
【０１８２】
この構成によれば、調理材料の山を作るためのかき混ぜ方向として所定の長さ以上のものが選択されるため、調理材料を殆どかき集めることができない距離の短いかき混ぜ方向が選択されるのを防止することにより、かき混ぜ動作の効率化を図ることができる。
【０１８３】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ方向選択部は、調理容器の調理面のうち利用頻度が所定値よりも低い範囲が存在しない場合に、調理容器の調理面の中心を山を作る目標位置として設定することが好ましい。
【０１８４】
この構成によれば、所定高さ以上の山が存在せず、かつ、規定値よりも低い利用頻度の範囲が存在しない場合であっても、一旦調理容器の中心に山を作るとともに上述した山崩し動作を行うことにより、調理容器の調理面に接触していた調理材料と表層に位置していた調理材料とを入れ替えることができる。また、構成によれば、調理容器の調理面全体から中心に向けて満遍なく調理材料を集めることができる。さらに、構成では、調理材料が調理容器の中心へ集められるため、調理容器の中心以外の部分に集める場合と比較して調理容器から調理材料がこぼれるのを低減することができる。
【０１８５】
調理補助ロボットにおいて、調理容器内部の温度分布を測定する温度分布測定部をさらに備え、かき混ぜ方向選択部は、調理容器の調理面のうち最も温度が高い位置を山を作る目標位置として設定するとともに、調理容器の縁部から目標位置へ向かう方向をかき混ぜ方向として選択することが好ましい。
【０１８６】
この構成によれば、調理容器の調理面のうち最も温度が高い位置、つまり、調理容器の調理面の熱を今まで有効に利用できていない範囲に山を作ることにしているため、調理容器の熱を有効に活用することができる。しかも、構成では、調理容器の一部が必要以上に熱せられている時間を短くすることができるので、調理容器の寿命を延ばすことができるという効果もある。
【０１８７】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ方向選択部は、調理容器の調理面の中心を山を作る目標位置として設定し、調理容器の縁部から目標位置へ向かう方向をかき混ぜ方向として選択することが好ましい。
【０１８８】
この構成によれば、調理容器の調理面全体から満遍なく中心に向けて調理材料を集めることができる。また、構成では、調理材料が調理容器の中心へ集められるため、調理容器の中心以外の部分に集める場合と比較して調理容器から調理材料がこぼれるのを低減することができる。
【０１８９】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ方向選択部は、調理容器の調理面の中心を山を作る目標位置として設定するとともに、調理容器の縁部に複数の開始点を設定し、調理容器の調理面に垂直な面であって、目標位置と各開始点とを通る複数の仮想垂直面のうち、当該各仮想垂直面における調理材料の高さの平均に対する分散が最も大きくなる仮想垂直面に沿った方向をかき混ぜ方向として選択することが好ましい。
【０１９０】
この構成によれば、上述のように調理容器の中心に調理材料を集める効果に加えて、調理材料の高さのばらつきが最も大きい方向、すなわち調理材料の山の形成が不充分な方向を検出することができるため、その方向へのかき混ぜ動作を行うことにより、効率的に山作り動作を行うことができる。
【０１９１】
調理補助ロボットにおいて、調理容器内部の温度分布を測定する温度分布測定部をさらに備え、かき混ぜ方向選択部は、調理容器の調理面の中心を山を作る目標位置として設定するとともに、調理容器の縁部に複数の分割点を設定し、目標位置と各分割点とを結ぶことにより分割される調理容器上の複数の領域のうち、平均温度が最も低い領域を通るように設定された調理容器の縁部から目標位置までの方向をかき混ぜ方向として選択することが好ましい。
【０１９２】
この構成によれば、充分に加熱されていない調理材料を調理容器の温度の高い中心領域に集めることができるので、調理容器の熱を有効に利用して調理材料を満遍なく加熱することができる。
【０１９３】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ駆動部は、かき混ぜ駆動部に取り付けられたかき混ぜ器具の調理容器内での位置及び角度を変化させることにより、かき混ぜ動作を行うように構成され、山を崩す動作では、かき混ぜ器具のうち、調理容器から遠い部分ほどかき混ぜ方向の移動で先行するようにかき混ぜ器具を傾斜させた状態で移動させることが好ましい。
【０１９４】
この構成によれば、調理材料に対してかき混ぜ器具を介して直接力を作用させてかき混ぜ動作を行うことができるので、調理容器内の調理材料の山崩し動作を精度良く安定して行うことができる。さらに、構成では、調理容器から遠い部分ほどかき混ぜ方向の移動で先行するようにかき混ぜ器具を傾斜させた状態でかき混ぜ器具を移動させるようにしているため、山から崩れた調理材料をかき混ぜ器具の途中部で上から押さえ付けることにより、調理材料が調理容器からこぼれ落ちるのを抑制することができる。
【０１９５】
調理除補ロボットにおいて、かき混ぜ駆動部は、かき混ぜ駆動部に取り付けられたかき混ぜ器具の調理容器内での位置及び角度を変化させることにより、かき混ぜ動作を行うように構成され、山を作る動作では、かき混ぜ器具のうち、調理器具に近い部分ほどかき混ぜ方向の移動で先行するようにかき混ぜ器具を傾斜させた状態で移動させることが好ましい。
【０１９６】
この構成によれば、調理器具に近い部分ほどかき混ぜ方向の移動で先行するようにかき混ぜ器具を傾斜させた状態、つまり、調理容器の調理面と調理材料との間にかき混ぜ器具の先端部を滑り込ませるように当該かき混ぜ器具を寝かせた状態でかき混ぜ器具を移動させるため、調理容器の調理面に接する調理材料を上に掬い上げるようにしつつ、調理材料の山を作ることができる。したがって、構成によれば、調理容器の調理面に接する調理材料と、表層に位置する調理材料とを入れ替えることにより、調理容器の熱を調理材料により満遍なく伝えることができる。
【０１９７】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ駆動部は、調理容器の位置及び角度を変化させる、又は調理容器に振動を加えることにより、かき混ぜ動作を行うように構成されていることが好ましい。
【０１９８】
この構成によれば、調理材料に直接異物を接触させず、調理材料に余計な力を与えることがないので、型崩れし易い調理材料であっても型崩れが起きるのを抑制することができる。
【０１９９】
調理補助ロボットにおいて、調理材料及び調理レシピごとに予め設定されたかき混ぜ情報を蓄積するためのかき混ぜ情報記憶部と、少なくとも調理材料の種類、使用量、動作の開始及び動作時間を含む情報の入力を受け付ける操作指示入力部とをさらに備え、操作指示入力部により入力された情報とかき混ぜ情報とに基づいて、かき混ぜ駆動部によるかき混ぜ動作が制御されることが好ましい。
【０２００】
この構成によれば、例えば、使用者から入力された調理材料の種類に基づいて、当該調理材料に適した調理、例えば、調理材料の型崩れを低減するためのかき混ぜ速度の制御等を行うことができる。
【０２０１】
調理補助ロボットにおいて、高さ分布測定部により測定された高さ分布に基づいて、調理材料の混合状態を検出する混合状態検出部をさらに備え、混合状態検出部による混合状態に基づいて、加熱量、加熱時間、かき混ぜ方向及びかき混ぜ時間が調整されることが好ましい。
【０２０２】
この構成によれば、調理材料の混合状態を検出することができるので、この混合状態に基づいて加熱量、加熱時間、かき混ぜ方向及びかき混ぜ時間を調整することができる。
【０２０３】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ駆動部は、かき混ぜ駆動部に取り付けられたかき混ぜ器具の調理容器内での位置及び角度を変化させることにより、かき混ぜ動作を実行するように構成され、かき混ぜ器具に加わる外力を検出する力検出部と、かき混ぜ器具が当該かき混ぜ器具以外の物と接触した際に発生する音を収録する集音部と、かき混ぜ器具に加わる外力が所定の閾値を上回った場合に、所定時間前から閾値を上回った時点までの音を集音部から抽出し、音の周波数成分のうち、調理容器の固有振動数近傍の周波数成分の強度が所定の値を下回るか否かを判定することにより異常状態にあるか否かを検出する異常検出部とをさらに備え、異常検出部により異常状態にあると検出された場合には、調理容器とかき混ぜ器具との間に調理材料が挟みこまれたと判断して、現時点で行われているかき混ぜ動作を中止するように構成されていることが好ましい。
【０２０４】
この構成によれば、調理材料が調理容器とかき混ぜ器具との間に挟まった場合にかき混ぜ動作を中止することができるので、調理材料に対して過剰の力が与えられるのを抑制することにより、比較的やわらかい調理材料についても型崩れを抑制することができる。
【０２０５】
また、本発明の別の局面に係る調理補助方法は、調理補助ロボットによって調理容器内部の調理材料を物理的に移動させることにより調理を行う調理補助方法であって、調理補助ロボット内において、調理容器内の調理材料の高さ分布を測定するステップと、調理補助ロボット内において、調理容器内に所定高さ以上の山が形成されているか否かを判定するステップと、調理補助ロボット内において、山が存在する場合に山を崩すためのかき混ぜ方向を選択する一方、山が存在しない場合に山を作るためのかき混ぜ方向を選択するステップと、調理補助ロボットのかき混ぜ駆動部によって、選択された混ぜ方向に調理材料を移動させることにより、山を崩す動作、又は山を作る動作を行うステップとを含む。
【０２０６】
本発明によれば、調理容器内に所定高さ以上の山が形成されている場合、つまり、調理容器の調理面から上に離れて加熱されにくい位置に調理材料が堆積している場合に、この調理材料を低い位置に落として過熱することができる。一方、所定高さ以上の山が存在しない場合、つまり、調理容器内に比較的に満遍なく調理材料が広がっている場合に、一旦山を作るとともに上述した山崩し動作を行うことにより、調理容器の調理面に接触していた調理材料と表層に位置していた調理材料とを入れ替えることができるため、満遍なく調理材料の過熱を行うことができる。
【０２０７】
したがって、本発明によれば、調理容器内部の調理材料の過熱むらが発生し難い効率的なかき混ぜ調理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る調理補助ロボットの概要を示す図である。
【図２】図１の調理補助ロボットのかき混ぜ器具駆動部の詳細な構成を示す図である。
【図３】図１の調理補助ロボットにおける電気的構成を示すブロック図である。
【図４Ａ】図１の調理補助ロボットの処理ステップを示すフローチャートである。
【図４Ｂ】図１の調理補助ロボットの処理ステップを示すフローチャートである。
【図５】調理容器を当該調理容器の調理面と垂直な方向に見たときの概略図である。
【図６】調理容器を当該調理容器の調理面と垂直な方向に見たときの概略図である。
【図７】図６の方向ａ、方向ｂ及び方向ｃに沿った断面形状をそれぞれ示す図である。
【図８】図７の断面形状について高さの平均に対する分布を示すヒストグラムである。
【図９】かき混ぜ方向の移動目標点を設定する方法を説明するための概略図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る調理補助ロボットの概要を示す図である。
【図１１】図１０の調理補助ロボットにおける電気的構成を示すブロック図である。
【図１２Ａ】図１０の調理補助ロボットの処理ステップを示すフローチャートである。
【図１２Ｂ】図１０の調理補助ロボットの処理ステップを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第１から第３の実施の形態に係る調理補助ロボットのかき混ぜ動作中のエラー処理ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図１４Ａ】本発明の第２の実施の形態に係る調理補助ロボットの処理ステップを示すフローチャートである。
【図１４Ｂ】本発明の第２の実施の形態に係る調理補助ロボットの処理ステップを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０２０９】
Ｌ１ 線分
Ｐ１ 集積目標位置
１、３０１ 調理補助ロボット
２ 器具駆動部
３ 高さ分布測定部
４ かき混ぜ器具
５ 調理容器
６ 調理材料
９、３０９ 制御部
２４ ハンド部
２５ 力検出部
２７ 操作部
１０１、４０２ 混合状態検出部
１０２、４０３ かき混ぜ方向選択部
１０３ 動作種別判断部
１０４、４０４ 異常検出部
１０５ かき混ぜ情報記憶部
１０６ 操作指示入力部
１０７ 動作指示部
３０２ 調理容器駆動部
３１０ 温度分布測定部
３１１ 集音部
４０１ 加熱状態検出部
４０５ 動作履歴記録部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、業務用または家庭用の食品調理補助方法および調理補助ロボットに関する。特に、鍋などの調理容器に入れられた食材のかき混ぜ作業の調理補助方法および調理補助ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、効率化や省力化のため、定型的な動作を人間の代わりに行う調理補助装置が開発され、特に外食産業等で利用されつつある。その多くは、攪拌羽根を具備し、固定された大形鍋の内部で撹拌羽根を能動的に回転させることで、内部の調理材料をかき混ぜ、全体を加熱しようとするものであった。
【０００３】
しかしながら、このような調理装置においては、例えば炒めものの調理時には調理材料を静止させておくと焦げつくため、通常、人間が調理時に行う、鍋を上下に振りながらヘラ等で撹拌するいわゆる炒めの基本動作が必要になり、料理の種類によっては調理できないという課題がある。
【０００４】
この課題を解決するために、能動的に回転する調理容器と、同じく能動的に回転する螺旋状の攪拌子あるいは調理材料の移動に合わせて受動的に角度を変化できる構造を有する攪拌用ヘラとを具備するものがある。これにより、調理材料全体を積極的に攪拌することによって、炒めものの焦げ付きを防止しながら満遍なくかき混ぜ調理を行おうとする技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平６−２６１８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この調理補助装置や混合装置は、攪拌羽根や攪拌子、あるいは調理容器全体について予め定められた動作（回転、揺動）を繰り返し行わせることによって調理材料の全体を満遍なく混合させようとするものであるために、かき混ぜ途中の調理材料の状態変化に応じて調理材料の加熱むらが生ずるおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、調理材料の加熱むらが発生し難い効率的なかき混ぜ調理を行うことができる調理補助ロボットおよび調理補助方法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】
【０００７】
本発明の一局面に係る調理補助ロボットは、調理容器内部の調理材料を物理的に移動させることによって調理を行う調理補助ロボットであって、調理材料を移動させるかき混ぜ動作を行うかき混ぜ駆動部と、調理容器内の調理材料の高さ分布を測定する高さ分布測定部と、高さ分布測定部により測定された調理材料の高さが所定値以上の場合に、かき混ぜ動作のかき混ぜ方向を選択するかき混ぜ方向選択部と、かき混ぜ方向に応じたかき混ぜ動作をかき混ぜ駆動部に指示する動作指示部とを備えている。
【０００８】
本発明の他の局面に係る調理補助方法は、調理補助ロボットによって調理容器内部の調理材料を物理的に移動させることにより調理を行う調理補助方法であって、調理補助ロボット内において、調理容器内の調理材料の高さ分布を測定するステップと、調理補助ロボット内において、調理容器内に所定高さ以上の山が形成されているか否かを判定するステップと、調理補助ロボット内において、山が存在する場合に山を崩すためのかき混ぜ方向を選択する一方、山が存在しない場合に山を作るためのかき混ぜ方向を選択するステップと、調理補助ロボットのかき混ぜ駆動部によって、選択された混ぜ方向に調理材料を移動させることにより、山を崩す動作、又は山を作る動作を行うステップとを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、調理材料の過熱むらが発生し難い効率的なかき混ぜ調理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００１１】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態に係る調理補助ロボットについて説明する。
【００１２】
本発明の第１の実施の形態に係る調理補助ロボットは、高さ分布測定部により調理材料の調理容器の調理面からの高さ分布状態を測定し、かき混ぜ駆動部によりかき混ぜ器具の位置および姿勢を調理材料の高さ分布に応じて変化させる。これにより、焦げ付きや型崩れを軽減しながら満遍なく調理材料を攪拌し、調理補助を行うものである。
【００１３】
本発明の第１の実施の形態では、調理材料の高さ分布に応じてかき混ぜ動作の調整を行う調理補助ロボットについて説明する。この調理補助ロボットは、かき混ぜ器具を保持するとともに当該かき混ぜ器具の位置及び姿勢を変化させる手段と、調理材料の高さ分布を測定する手段とを備える。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る調理補助ロボットの概要を示す図である。図１に示したように、本発明の第１の実施の形態における調理補助ロボット１は、高さ分布測定部３と、かき混ぜ器具駆動部２と、制御部９とを備える。高さ分布測定部３は、調理用加熱コンロ８上に配置された調理容器５の内部の調理材料６の高さ分布を測定するものである。（以下、測定された高さ分布を高さ分布情報とも記す）かき混ぜ器具駆動部２は、かき混ぜ器具４を保持するとともに当該かき混ぜ器具４の位置及び姿勢を変化させるものである。制御部９は、高さ分布測定部３によって得られた高さ分布情報に基づいてかき混ぜ器具駆動部２を制御するものである。なお、かき混ぜ器具４は、縦約１００ｍｍ、横約７０ｍｍの長方形の板部材である。そして、かき混ぜ器具４は、長さ１５０ｍｍの接続部にてかき混ぜ器具駆動部２に保持されている。
【００１５】
ここで、かき混ぜ器具駆動部２の構成をさらに詳しく説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態における調理補助ロボット１のかき混ぜ器具駆動部２の構成を示す図である。
【００１６】
かき混ぜ器具駆動部２は、かき混ぜ器具４を保持するハンド部２４と、ハンド部２４への外力を検出するための力検出部２５と、ハンド部２４の位置及び姿勢を変化させるアーム部２２と、アーム部２２の位置及び姿勢を変化させる支持部２１と、ハンド部２４、アーム部２２および支持部２１を接続する関節部２３（２３ａ〜２３ｄ）とを備えている。なお、本実施の形態では、ハンド部２４によってかき混ぜ器具４を保持することとしているが、ハンド部２４は、かき混ぜ器具４だけではなく調理内容に応じて適宜対応する部材を保持することができるように構成されている。
【００１７】
支持部２１は、キッチン７の長手方向への直線移動およびキッチン７の鉛直上下方向（以下、単に上下方向と称す）を軸とした回転移動が可能なように構成されている。また、支持部２１は、図外の駆動用のサーボモータ、減速機、位置検出のための光学式エンコーダ、及び駆動ベルトによって所定の位置に停止させるように制御できる構成となっている。これにより、アーム部２２及びハンド部２４をキッチン７の長手方向（図１におけるＡの方向）へ自由に移動可能となる。さらに、支持部２１は、アーム部２２ａがキッチン７の上下方向に直線移動でき、かつ、アーム部２２ａがキッチン７の長手方向を軸として回転移動できるように関節部２３ａを支持するように構成されている。なお、支持部２１の直線移動部分の駆動は、リニアモータや、ボールねじ等の一般的な直線駆動機構を用いて実現することができる。なお、支持部２１の上下の長さ寸法は、約８００ｍｍである。
【００１８】
アーム部２２は、複数の関節部２３ａ〜２３ｄを有している。ここで、各関節部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄには、関節の角度を変化させるための駆動用サーボモータ（図示せず）、減速機（図示せず）、及び関節角検出のための光学式エンコーダ（図示せず）が設けられている。光学式エンコーダにより駆動用サーボモータを各可動範囲内の所定の位置で停止させることができるため、アーム部２２に任意の姿勢をとらせることができる。なお、アーム部２２ａの長さは、約５００ｍｍである。また、アーム部２２ｂとアーム部２２ｃとを加えた長さは、約５００ｍｍである。
【００１９】
アーム部２２及び関節部２３の構成としては、例えば、一般に産業用ロボットとして市販されている６軸ロボットアーム等の公知のロボットアームを用いることができる。
【００２０】
なお、かき混ぜ器具駆動部２は、キッチン７の長手方向への直線移動、キッチン７の上下方向への直線移動、キッチン７の上下方向を軸とした回転移動、及びキッチン７の長手方向を軸とした回転移動という支持部２１についての４つの可動部と、関節部２３ａ〜２３ｄについての４つの可動部とを有する合計８つの可動部を有している。しかしながら、キッチン７が固定されている絶対座標系に対し、ハンド部２４の位置及び姿勢を任意に変化可能な可動部を少なくとも６つ有していればよい。
【００２１】
ハンド部２４は、加わる外力を検出するための力検出部２５を介してアーム部２２ｄに接続されている。ハンド部２４としては、例えば、一般に産業用として市販されている２本指のグリッパ型のハンドを用いることができるが、一般的な固定具を用いてかき混ぜ器具４をアーム部２２に固定、保持させてもよい。
【００２２】
力検出部２５としては、一般に６軸あるいは３軸力センサとして市販されているものを用いることができる。例えば、歪みゲージ式３軸力センサ、静電容量式６軸力センサ等を用いて構成できる。
【００２３】
また、本発明の第１の実施の形態においては、かき混ぜ器具駆動部２の台数を１台として説明したが、台数はこれに限定されない。２台のかき混ぜ器具駆動部２を用い、一方は調理容器５を支え、残りの一方がかき混ぜ器具４を用いてかき混ぜ動作を行うように構成してもよい。
【００２４】
高さ分布測定部３としては、例えば、距離画像撮像装置を用いることができる。距離画像撮像装置の一例として、赤外線を投光し、対象物に反射されて返ってくる赤外光を格子状に並べられたセンサで検出し、投光と受光の時間差と光の速度から対象物までの距離を２次元の距離画像として出力するものがある。また、他の例として、ステレオ視による距離画像撮像装置等の公知のものがある。なお、本実施の形態においては、赤外線距離画像センサを用いて調理材料６の高さ分布を測定する構成としたが、超音波式測距センサ等の狭い領域の平均距離を出力するような一般的な測距センサを用いることもできる。具体的には、かき混ぜ器具駆動部２のアーム部２２あるいはハンド部２４に測距センサを取り付け、計測領域を走査しながら連続的に距離の測定を行って、調理容器５全面の高さ分布を測定する構成としてもよい。
【００２５】
また、制御部９と高さ分布測定部３との間で情報を伝達するための構成としては、有線ケーブルでもよいし、無線や赤外線等の公知の通信手段から任意に選択したものを用いることも可能である。
【００２６】
なお、高さ分布測定部３は、ハンド部２４に取り付けるように構成してあるが、調理容器５内部の調理材料６の高さ分布が測定できればよい。したがって、高さ分布測定部３は、その他の可動部又は固定部、例えば、調理用加熱コンロ８に固定してもよい。
【００２７】
ここで、調理補助ロボット１の構成をさらに詳しく説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態における調理補助ロボット１の構成を示すブロック図である。
【００２８】
調理補助ロボット１は、高さ分布測定部３と、混合状態検出部１０１と、かき混ぜ方向選択部１０２と、動作種別判断部１０３と、力検出部２５と、異常検出部１０４と、かき混ぜ情報記憶部１０５と、操作指示入力部１０６と、動作指示部１０７と、動作履歴記録部４０５と、経過時間タイマ１０８とを備える。ここで、高さ分布測定部３は、調理容器５内の調理材料６の高さ分布を測定するものである。混合状態検出部１０１は、高さ分布に基づいて調理材料６の混合状態を推定するものである。かき混ぜ方向選択部１０２は、調理材料６の高さ分布からかき混ぜ動作を行う方向を選択するものである。動作種別判断部１０３は、高さ分布測定部３、混合状態検出部１０１およびかき混ぜ方向選択部１０２から出力される情報を元に、所定のかき混ぜ方向選択条件によって動作種別の切り替え判断を行うものである。力検出部２５は、ハンド部２４への外力を検出するためのものである。異常検出部１０４は、高さ分布測定部３および力検出部２５からの出力を用いて異常状態の検出を行うものである。かき混ぜ情報記憶部１０５は、調理材料６及び調理レシピによるかき混ぜ調理の動作パラメータを記憶しているものである。操作指示入力部１０６は、操作部２７を使用して使用者からの指示の入力を行うものである。動作指示部１０７は、動作種別判断部１０３、異常検出部１０４、操作指示入力部１０６の出力、及びかき混ぜ情報記憶部１０５からの動作パラメータに基づき動作指示を行うものである。動作履歴記録部４０５は、動作指示部１０７からの指令により、かき混ぜの位置及び姿勢を変化させるかき混ぜ器具駆動部２と、かき混ぜ器具駆動部２によるかき混ぜ動作の履歴を記録するものである。経過時間タイマ１０８は、使用者が指定した動作時間が経過した際に動作を停止するために参照するものである。
【００２９】
なお、制御部９の混合状態検出部１０１、かき混ぜ方向選択部１０２、動作種別判断部１０３、異常検出部１０４、かき混ぜ情報記憶部１０５、操作指示入力部１０６、動作指示部１０７、動作履歴記録部４０５、及び経過時間タイマ１０８のそれぞれの機能は、専用回路等のハードウェアで実現されていてもよいし、それぞれの機能がソフトウェアによって記述され、コンピュータ内部で実行されることによって実現されてもよい。
【００３０】
混合状態検出部１０１は、高さ分布測定部３からの出力結果に基づき、調理容器５内部の調理材料６の最大高さ領域、最小高さ領域および高さの分散を算出する。分散があらかじめ定められた閾値以上の場合、調理材料６の混合が不十分と判断する。また、最大高さ領域を調理材料６の温度の低い部分、最小高さ領域を調理材料６の温度の高い部分と判断し、結果を出力する。
【００３１】
かき混ぜ方向選択部１０２は、高さ分布測定部３の出力結果から、調理材料６の山作り動作開始位置並びに目標位置、及び山崩し動作開始位置並びに目標位置を決定する。そして、目標位置への調理材料６の集積、及び調理材料６の拡散を行うためのかき混ぜ器具４の移動方向を選択する。
【００３２】
動作種別判断部１０３は、調理容器５内部の調理材料６の最大高さに基づき、実行すべきかき混ぜ動作として、山作り動作または山崩し動作のいずれかを選択する。
【００３３】
力検出部２５は、ハンド部２４にかかる外力の測定を行う。これにより、かき混ぜ器具４が調理容器５内壁へ衝突した場合、調理材料６を調理容器５とかき混ぜ器具４との間に挟みこんでしまった場合、あるいは使用者にかき混ぜ器具４が接触した場合等の異常時に発生する過大な外力の検出ができ、瞬時かつ安全に動作の停止が行える。
【００３４】
異常検出部１０４は、高さ分布測定部３及び力検出部２５からの出力結果に基づき、異常状態の検出を行い、動作指示部１０７へ異常状態を通知する。また、高さ分布測定部３の結果により、調理容器５から調理材料６がこぼれそうな状態であることを検出する。
【００３５】
かき混ぜ情報記憶部１０５は、調理材料６の種類及び調理レシピに適したものとして予め設定されたかき混ぜパラメータを記憶保持しており、動作指示部１０７に出力することができる。これにより、動作指示部１０７が調理材料６や調理レシピに適したかき混ぜ動作の指示を行うことが可能になり、調理材料６の不十分な加熱や型崩れ、焦げ付きを軽減することができる。なお、かき混ぜ情報記憶部１０５としては、ハードディスクドライブなどの磁気ディスク装置や半導体メモリ等の公知の記憶装置を用いることができる。
【００３６】
操作指示入力部１０６は、使用者が操作部２７を用いて入力した調理材料６の種類や使用量、調理レシピの種類、動作の開始、終了等の入力を受け付けることが可能に構成されている。
【００３７】
動作指示部１０７は、操作指示入力部１０６を介して入力された使用者の指示、及びかき混ぜ情報記憶部１０５に保持されたかき混ぜパラメータに基づき、動作種別判断部１０３により決定された動作種別の動作パラメータの調整と動作指示を行う。また、異常検出部１０４からの通知を監視し、異常の内容に応じて次のかき混ぜ動作への移行や停止の指令を行う。
【００３８】
動作履歴記録部４０５は、実行されたかき混ぜ動作の履歴の記録を行う。調理容器５の調理面を小領域に区分し、高さ分布測定部３を用いて各領域への調理材料６の存在を検知し、存在していた時間を累積記録する。これにより、各小領域の利用頻度が算出できる。なお、調理材料６の高さだけでなく、調理容器５の調理面の温度をも考慮に入れると、より精緻に利用頻度の算出を行うことができる。この調理容器５の調理面の温度の測定は、後述する温度分布測定部３１０や、調理用加熱コンロ８に設けた温度分布測定機構（図示せず）により、測定できる。具体的には、温度分布測定部３１０を用いた場合は、調理容器５の調理面の温度を測定できる。一方、調理用加熱コンロ８の温度分布測定機構を用いた場合は、調理容器５の底面の温度を測定でき、その底面の温度から調理容器５の調理面の温度を推定できる。また、動作履歴記録部４０５は、調理容器５の調理面のうちで、調理材料６の山が形成された位置（集積位置）を記録する（図４のステップＳ１９）。
【００３９】
かき混ぜ器具駆動部２は、かき混ぜ器具４を保持しながら、調理容器５に対する位置および姿勢（特に角度）を変化させる。これにより、調理容器５内の調理材料６のかき混ぜ動作を行う。
【００４０】
次に、調理補助ロボット１の動作について説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の第１の実施の形態における調理補助ロボット１の処理ステップを示すフローチャートである。
【００４１】
基本的な動作の概要としては、各種初期化の後、山作り動作２０１および山崩し動作２０２を交互に繰り返しながら、かき混ぜ動作を行うようになっている。
【００４２】
まず、調理補助ロボット１は、使用者の指示入力が行われるまで待機する。つまり、使用者により調理用加熱コンロ８の電源の投入、調理材料６の投入及び動作指示の入力が完了するのを待つ（Ｓ１）。ここで、使用者の負担を低減させるため、調理用加熱コンロ８の電源は、本発明の調理補助ロボット１の動作開始に応じてＯＮ操作されるように構成されていてもよい。また、動作指示の入力方法としては、使用者の発話音声を認識することによる方法、撮像カメラにより撮像された使用者のジェスチャを認識することによる方法、タッチパネルを用いる方法等が挙げられる。
【００４３】
操作部２７により、使用者が調理レシピ又は使用調理材料、使用量及び動作時間を指定し、動作開始を入力した場合、経過時間タイマ１０８及び動作履歴記録部４０５の初期化を行う（Ｓ２）。次に、調理容器５の位置、大きさ及び周縁部の高さを測定する（Ｓ３）。これらの測定方法としては、前述の高さ分布測定部３を用いる方法が考えられる。また、他の測定方法としては、かき混ぜ器具４と調理容器５の内壁との間の角度、及びかき混ぜ器具４に対する調理容器５の押し付け力を一定に維持しつつ、かき混ぜ器具４を調理容器５内壁の形状をなぞるように移動させ、当該かき混ぜ器具４の位置の変化を記録することによって測定する方法等が挙げられる。
【００４４】
次に、使用者によって指定された調理レシピあるいは調理材料６の種類、使用量及び動作時間に対応するかき混ぜ動作パラメータをかき混ぜ情報記憶部１０５から取得して動作指示部１０７に設定し（Ｓ４）、山作り動作２０１の処理ステップに移る。
【００４５】
山作り動作２０１において、ステップＳ２で検出した調理容器５の位置及び大きさに基づき、高さ分布測定部３を用いて、調理容器５内部の調理材料６の調理容器５の調理面からの高さ分布を測定する（Ｓ５）。高さ分布のうち、最大の高さが処理ステップＳ４で取得したかき混ぜ動作パラメータにおけるかき混ぜ動作判断条件の第１の閾値以上である場合（Ｓ６でＹＥＳ）、既に山が存在している状態（山作りが完了した状態）であると判断し、現在の調理材料６の集積位置を動作履歴記録部４０５に記録し（Ｓ２１）、後述のステップＳ２４へ移行する。
【００４６】
ここで、第１の閾値は、処理ステップＳ４で取得した値を用いているが、この値にステップＳ３で測定された調理容器５の調理面の高さを加算した値を用いてもよい。これにより、底面部の厚みが異なる調理容器であっても、より高精度に対応できる。
【００４７】
一方、高さ分布の最大高さが第１の閾値を下回る場合（Ｓ６でＮｏ）、動作履歴記録部４０５に記憶された調理容器５の調理面の利用頻度のうち、最も利用頻度の低い場所を読み出す。それと共に、当該利用頻度が予め設定された利用頻度未満であるか否かを判定する（Ｓ７）。ここで、利用頻度が予め設定された頻度未満である場合には、最も利用頻度の低い位置を調理材料６の山を作るための集積目標位置に設定する（Ｓ８）一方、調理容器５の全領域で利用頻度が予め設定された頻度を超えている場合には、調理容器５の中心を集積目標位置として設定する（Ｓ９）。
【００４８】
次いで、調理材料６の山を作るためのかき混ぜ方向を設定するとともに、山作り動作を開始する（Ｓ１０）。以下、山を作るためのかき混ぜ方向を特定する方法について図５を参照して説明する。図５は、調理容器５を当該調理容器５の調理面と垂直な方向に見たときの概略図である。なお、以下の説明では、処理ステップＳ８において集積目標位置Ｐ１として使用頻度の最も低い位置が選択された場合を例に挙げて説明する。
【００４９】
まず、処理ステップＳ８において設定された集積目標位置Ｐ１と調理容器５の内壁とを結ぶ線分であって、集積目標位置Ｐ１を中心として例えば６０°間隔で設定された線分Ｌ１〜Ｌ６の長さを算出する。次に、各線分Ｌ１〜Ｌ６のうち、それぞれの長さが調理容器５の直径寸法の例えば１／３よりも長いものを特定する。特定された各線分の両端のうち、調理容器５の内壁側の端点を動作開始点、集積目標位置Ｐ１側の端点を移動目標点とし、動作開始点から移動目標点へ向かう方向をかき混ぜ方向として設定する。このようにして、例えば６０°間隔で設定された線分Ｌ１〜Ｌ６について、かき混ぜ方向を順次選択していく。
【００５０】
上記では集積目標位置Ｐ１として最低頻度の位置を設定する場合（Ｓ８）について説明したが、集積目標位置Ｐ１として調理容器５の中心が設定された場合（Ｓ９）には、全ての線分Ｌ１〜Ｌ６が調理容器５の半径寸法の長さを有するため、全ての線分Ｌ１〜Ｌ６に沿った方向がかき混ぜ方向として設定されることになる。なお、集積目標位置Ｐ１として調理容器５の中心を設定した場合には、調理容器５の調理面と垂直な面であって中心と各線分Ｌ１〜Ｌ６とをそれぞれ通る複数の仮想垂直面のうち、当該仮想垂直面における調理材料６の高さの平均に対する分散が最も大きくなる仮想垂直面に対応する線分だけをかき混ぜ方向として設定することもできる。このようにした場合も、調理材料６が激しく偏在する範囲に位置する調理材料６を移動させることができるので、調理材料６を効果的にかき混ぜることができる。
【００５１】
次いで、かき混ぜ器具駆動部２により、処理ステップＳ１０によって得られた動作開始点に、調理容器５の調理面に対して垂直となるようにかき混ぜ器具４を挿入する。このとき、かき混ぜ器具４の先端部は、調理容器５の調理面に接触させても、調理容器５の調理面から所定の間隔（例えば、５ｍｍ）を開ける位置に止めてもよい。また、調理容器５の外周方向へ所定の力が加わるように力制御しながら、かき混ぜ器具４を調理容器５の内壁に接触させつつ挿入することにより、調理容器５の内壁に付着した調理材料６をこそぎ取り、焦げ付きを軽減することもできる。
【００５２】
次に、異常検出部１０４により、かき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態の監視を行い（Ｓ１１）、異常状態（エラー）と判断された場合（Ｓ１２でＹＥＳ）には、その異常状態を特定する。そして、特定した異常状態に対するエラー復帰動作を行い（Ｓ１４）、所定のかき混ぜ動作の完了確認ステップＳ１６へ移行する。
【００５３】
一方、異常状態ではないと判断された場合（Ｓ１２でＮｏ）には、かき混ぜ器具駆動部２により集積目標点へ向けたかき混ぜ器具４の移動を開始する（Ｓ１３）。ここで、かき混ぜ器具４の移動距離は、かき混ぜ方向を規定するための線分Ｌ１〜Ｌ６の長さの例えば１／１０程度に設定される。また、調理容器５の調理面とかき混ぜ器具４との間に間隔を空けた状態でかき混ぜ器具４を移動させることができる。一方、かき混ぜ器具４の先端部を調理容器５の調理面に一定の力で接触した状態を維持しながら移動させることにより、調理容器５の調理面に接触している調理材料６を移動させることができるので、堆積した調理材料６を満遍なくかき混ぜることができる。さらに、調理容器５に近い部分ほどかき混ぜ方向の移動で先行するようにかき混ぜ器具４を傾けた状態（例えば、６０°）で当該かき混ぜ器具４を移動させることにより、かき混ぜ器具４の移動に伴い調理材料６がかき混ぜ器具４の上に乗り上げるように移動して、かき混ぜ前に下にあった調理材料６と上にあった調理材料６とを上下に入れ替えることができる。また、調理材料６と調理容器５の間へかき混ぜ器具４を挿入して当該かき混ぜ器具４上に調理材料６を載せた上で、集積目標点に既に位置する調理材料６の上方にかき混ぜ器具４を移動させ、集積目標点に位置する調理材料６の上に調理材料６を被せるようにかき混ぜ器具４の位置および姿勢を変化させることにより、調理容器５の調理面からの距離が遠い調理材料と近い調理材料とを順次入れ替えることができ、調理容器５の熱を調理材料６にさらに満遍なく伝えることができる。
【００５４】
次に、かき混ぜ動作を行った結果、かき混ぜ器具４が集積目標点から所定の範囲内へ到達しているか否かを判定し（Ｓ１５）、到達していない場合は、かき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態検出ステップ（Ｓ１１）へ戻る。
【００５５】
一方、かき混ぜ器具４が集積目標点から所定の範囲内に到達した場合（Ｓ１５でＹＥＳ）には、処理ステップＳ１０で設定した各動作開始点のうち、未選択のものがまだ存在するか否かを判定する（Ｓ１６）。ここで、未選択の動作開始点が存在する場合（Ｓ１６でＮｏ）、未選択の動作開始点のうちの任意の１点を選択し、次の動作開始点として設定する（Ｓ１８）。次の動作開始点の選択方法としては、例えば、既にかき混ぜ動作の完了した動作開始点に隣接する動作開始点を選択する方法、未選択の動作開始点のうち、近くに位置する調理材料６の高さ平均が最も大きい動作開始点を選択する方法等が挙げられる。
【００５６】
未選択の動作開始点がなくなった場合（Ｓ１６でＹＥＳ）には、かき混ぜ完了判定（Ｓ１７）を行う。ここでは、経過時間タイマ１０８の値と使用者の指定した動作時間の値とを比較し、それらが一致した場合にかき混ぜ完了と判定する（Ｓ１９）。
【００５７】
経過時間タイマ１０８の値が使用者の指定した動作時間の範囲内の場合（Ｓ１９でＮｏ）には、かき混ぜ未完了と判断し、高さ分布測定ステップ（Ｓ５）へ戻る。
【００５８】
一方、かき混ぜ完了と判断された場合（Ｓ１９でＹＥＳ）には、必要に応じて所定の手段を用い使用者へかき混ぜ完了を通知し、動作を停止する（Ｓ２０）。なお、所定の手段としては、例えば、外部に向けて音声を発する手段、光の点滅を行う手段等、一般の通知手段を用いることができる。
【００５９】
次に、山崩し動作２０２の処理ステップについて説明する。
【００６０】
まず、山作り動作２０１と同様に、処理ステップＳ３で検出した調理容器５の位置及び大きさに基づき、高さ分布測定部３を用いて調理容器５内部の調理材料６の高さ分布を測定する（Ｓ２２）。次いで、高さ分布測定部３により測定された高さ分布のうち、最大の高さが処理ステップＳ４で取得したかき混ぜ動作パラメータにおけるかき混ぜ動作判断条件の第２の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２３）。ここで最大の高さが第２の閾値よりも小さい場合（Ｓ２３でＮｏ）には、山崩しは完了したと判断し、前述の山作り動作２０１の処理ステップＳ７に移行する。
【００６１】
以下、山崩し動作におけるかき混ぜ方向の特定方法について、図４及び図６〜図９を参照して説明する。図６は、調理容器５の調理面を当該調理面と垂直な方向に見たときの概略図である。図７は、図６の方向ａ、方向ｂ及び方向ｃに沿った断面形状を概略的に示す図である。図８は、図７の断面形状について高さの平均に対する分布を示すヒストグラムである。図９は、かき混ぜ方向における移動目標点を設定する方法を説明するための概略図である。
【００６２】
図４及び図６〜図９を参照して、まず、最大の高さが第２の閾値以上である場合には、調理容器５の内部の調理材料６の最大高さ位置を抽出し、動作開始点として設定する（Ｓ２４）。
【００６３】
次に、調理材料６の最大高さ位置を通るとともに調理容器５の調理面に垂直な方向の軸を中心として所定の角度ごとに設定された複数の平面（仮想垂直面）における調理材料６の高さの断面形状（図７参照）を抽出する（Ｓ２５）。
【００６４】
具体的に、図６における方向ａ、方向ｂ、及び方向ｃに沿った仮想垂直面における調理材料６の断面形状を図７に示す。図７から分かるように、方向ａは、常に調理材料６を通過している。方向ｂは、動作開始点から少し移動したところで一旦調理材料６の存在しない範囲を通過するものの、再び調理材料６の存在する範囲を通過している。方向ｃは、動作開始点から少し離れたところから常に調理材料６の存在しない範囲を通過している。これら方向ａ、方向ｂ及び方向ｃの場合には、図８に示すように、高さ平均に対する調理材料６の高さの分散は、方向ｂが最も大きくなっていることが分かる。なお、本実施形態では、調理容器５の直径寸法をＤとした場合、図７に示す断面波形のうち１／１０Ｄ〜２Ｄ程度の波長の変化のみを考慮している。これより短いものを考慮すると調理材料６自体の形状の影響も受けてしまうためである。
【００６５】
そこで、高さ分布の分散の最も大きい断面方向（上記の例では方向ｂ）をかき混ぜ方向として設定する（Ｓ２６）。
【００６６】
そして、かき混ぜ方向における移動目標点を以下のように設定する。つまり、図９に示すように、調理容器５の調理面を当該調理面と直交する方向から見る視点において、かき混ぜ方向５０２と調理容器５の内壁との交点５０４、５０５のうち、動作開始点５０１からの距離が大きい方、つまり交点５０４をかき混ぜ器具４の移動目標点として設定する（Ｓ２７）。より具体的に、かき混ぜ方向５０２における動作開始点５０１を挟んだ２つの区分のうち、当該かき混ぜ方向５０２に対して調理容器５の中心から下ろした垂線の足５０３が位置する側の区分に属する交点５０４を移動目標点として設定する。
【００６７】
次いで、かき混ぜ器具駆動部２により、処理ステップＳ２７によって得られた動作開始点にかき混ぜ器具４を挿入する（Ｓ２８）。次に、異常検出部１０４により、かき混ぜ器具４および調理材料６の異常状態監視を行う（Ｓ２９）。
【００６８】
ここで、異常状態（エラー）と判断された場合（Ｓ３０でＹＥＳ）には、その異常状態を特定する。そして、特定した異常状態に対するエラー復帰動作を行い（Ｓ３２）、ステップＳ３３へ移行する。一方、異常状態ではないと判断された場合（Ｓ３０でＮｏ）には、処理ステップＳ２７で設定した移動目標点へ向けてかき混ぜ器具４を移動させる（Ｓ３１）。具体的に、かき混ぜ器具４の移動距離は、例えば、動作開始点と移動目標点との距離の１０分の１とすることができる。ここで、調理容器５から遠い部分ほどかき混ぜ方向の移動で先行するようにかき混ぜ器具４を傾けた（約６０°）状態で、当該かき混ぜ器具４をかき混ぜ方向に移動させるようにする。そうすることで、調理材料６を下から掬い上げるようにしてかき混ぜ器具４を移動させる場合と異なり、かき混ぜ器具４の途中部で調理材料６を抑えつつ移動させることができるので、当該調理材料６が調理容器５からこぼれ出すのを抑制することができる。また、上下に重なって存在する調理材料６を満遍なくかき混ぜるため、かき混ぜ器具４の先端を調理容器５の調理面から所定の距離だけ離した状態を維持したまま、山崩し動作２０２を行うことができる。これにより、調理容器５調理面からの距離が遠い調理材料と近い調理材料とが順次入れ替わり、調理容器５の熱を調理材料６にさらに満遍なく伝えることができる。
【００６９】
次に、かき混ぜ動作を行った結果、移動目標点から所定の範囲内へ到達しているか否かを判定し（Ｓ３３）、到達していない場合は、かき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態検出ステップ（Ｓ２９）へ戻る。
【００７０】
一方、調理容器５の中心から所定の範囲内にかき混ぜ器具４が到達したと判定した場合には、かき混ぜ完了判定を行う（Ｓ３４）。具体的には、経過時間タイマ１０８の値と使用者の指定した動作時間の値を比較し、それらが一致した場合にかき混ぜ完了と判定する。（Ｓ３５）。
【００７１】
ここで、経過時間タイマ１０８の値が使用者の指定した動作時間の範囲内であると判定された場合（Ｓ３５でＮｏ）、かき混ぜ未完了と判断し、調理材料高さ分布測定ステップ（Ｓ２２）へ戻る。
【００７２】
一方、かき混ぜ完了と判断された場合（Ｓ３５でＹＥＳ）には、山作り動作２０１と同様に所定の手段を用い使用者へかき混ぜ完了を通知し（Ｓ２０）、動作を停止する。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、かき混ぜ完了の判断として、経過時間タイマ１０８の値と使用者が指定した動作時間との比較を行う構成としているが、かき混ぜ完了の判断条件としては、混合状態検出部１０１での混合状態結果が十分に混合されていると出力された場合、撮像カメラによって撮像された調理材料の色が所定の色範囲となった場合、かき混ぜ器具駆動部２を用いて調理材料６に串を刺した際に力検出部２５によって検出される反力の値が所定の閾値を上回った場合等が挙げられる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、調理材料６の最大高さを通る直線上でかき混ぜ動作を行った。しかしながら、複雑な制御の実現や、調理材料６が調理容器よりこぼれる場合の対策が、充分なされている場合は、これに限定されるものではない。これ以外には、例えば、調理材料６の最大高さを中心とした螺旋状の方向をかき混ぜ方向とすることが考えられる。また、かき混ぜ器具４を調理容器５の調理面から傾斜させて調理材料６に挿入し、かき混ぜ器具４を回転させることで、かき混ぜ動作を行うことが考えられる。
【００７５】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る調理補助ロボットについて説明する。
【００７６】
本発明の第２の実施の形態に係る調理補助ロボットは、焦げ付きや型崩れを軽減しながら満遍なく調理材料を攪拌し、加熱調理を行うためのものである。具体的に、本実施の形態に係る調理補助ロボットは、温度分布測定部３１０により調理材料の温度分布状態を測定すると共に、かき混ぜ器具によりかき混ぜ器具の位置及び姿勢を調理材料の温度分布に応じて変化させるようになっている。
【００７７】
本発明の第２の実施の形態の構成は、制御部での制御内容以外は第１の実施の形態と同様なため、その詳細な説明は省略する。
【００７８】
次に、本第２の実施の形態での調理補助ロボット１の動作について説明する。図１４Ａ及び図１４Ｂは、本発明の第２の実施の形態における調理補助ロボット１の処理ステップを示すフローチャートである。
【００７９】
基本的な動作の概要としては、各種初期化の後、山作り動作２０１および山崩し動作２０２を交互に繰り返しながら、かき混ぜ動作を行うようになっている。
【００８０】
まず、調理補助ロボット１は、使用者の指示入力が行われるまで待機する。つまり、使用者により調理用加熱コンロ８の電源の投入、調理材料６の投入及び動作指示の入力が完了するのを待つ（Ｓ２０１）。
【００８１】
操作部２７により、使用者が調理レシピ又は使用調理材料、使用量及び動作時間を指定し、動作開始を入力した場合、経過時間タイマ１０８及び動作履歴記録部４０５の初期化を行う（Ｓ２０２）。次に、調理容器５の位置、大きさ及び周縁部の高さを測定する（Ｓ２０３）。
【００８２】
次に、使用者によって指定された調理レシピあるいは調理材料６の種類、使用量及び動作時間に対応するかき混ぜ動作パラメータをかき混ぜ情報記憶部１０５から取得して動作指示部１０７に設定し（Ｓ２０４）、山作り動作２０１の処理ステップに移る。
【００８３】
山作り動作２０１において、ステップＳ２０２で検出した調理容器５の位置及び大きさに基づき、温度分布測定部３１０を用いて調理容器５内部の調理材料６の温度分布を測定する（Ｓ２０５）。温度分布の分散が処理ステップＳ２０４で取得したかき混ぜ動作パラメータにおけるかき混ぜ動作判断条件の第３の閾値以上である場合（Ｓ２０６でＹＥＳ）、既に山が存在している状態（山作りが完了した状態）であると判断し、現在の調理材料６の集積位置を動作履歴記録部４０５に記録し（Ｓ２２１）、後述のステップＳ２２４へ移行する。
【００８４】
ここで、第３の閾値は、処理ステップＳ２０４で取得した値を用いている。
【００８５】
一方、温度分布の分散が第３の閾値を下回る場合（Ｓ２０６でＮｏ）、動作履歴記録部４０５に記憶された調理容器５の調理面の利用頻度のうち、最も利用頻度の低い場所を読み出す。それと共に、当該利用頻度が予め設定された利用頻度未満であるか否かを判定する（Ｓ２０７）。ここで、利用頻度が予め設定された頻度未満である場合には、最も利用頻度の低い位置を調理材料６の山を作るための集積目標位置に設定する（Ｓ２０８）一方、調理容器５の全領域で利用頻度が予め設定された頻度を超えている場合には、調理容器５の中心を集積目標位置として設定する（Ｓ２０９）。
【００８６】
次いで、調理材料６の山を作るためのかき混ぜ方向を設定するとともに、山作り動作を開始する（Ｓ２１０）。
【００８７】
次いで、かき混ぜ器具駆動部２により、処理ステップＳ２１０によって得られた動作開始点に、調理容器５の調理面に対して垂直となるようにかき混ぜ器具４を挿入する。
【００８８】
次に、異常検出部１０４により、かき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態の監視を行い（Ｓ２１１）、異常状態（エラー）と判断された場合（Ｓ２１２でＹＥＳ）には、その異常状態を特定する。そして、特定した異常状態に対するエラー復帰動作を行い（Ｓ２１４）、所定のかき混ぜ動作の完了確認ステップＳ２１６へ移行する。
【００８９】
一方、異常状態ではないと判断された場合（Ｓ２１２でＮｏ）には、かき混ぜ器具駆動部２により集積目標点へ向けたかき混ぜ器具４の移動を開始する（Ｓ２１３）。
【００９０】
次に、かき混ぜ動作を行った結果、かき混ぜ器具４が集積目標点から所定の範囲内へ到達しているか否かを判定し（Ｓ２１５）、到達していない場合は、かき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態検出ステップ（Ｓ２１１）へ戻る。
【００９１】
一方、かき混ぜ器具４が集積目標点から所定の範囲内に到達した場合（Ｓ２１５でＹＥＳ）には、処理ステップＳ２１０で設定した各動作開始点のうち、未選択のものがまだ存在するか否かを判定する（Ｓ２１６）。ここで、未選択の動作開始点が存在する場合（Ｓ２１６でＮｏ）、未選択の動作開始点のうちの任意の１点を選択し、次の動作開始点として設定する（Ｓ２１８）。
【００９２】
未選択の動作開始点がなくなった場合（Ｓ２１６でＹＥＳ）には、かき混ぜ完了判定（Ｓ２１７）を行う。ここでは、経過時間タイマ１０８の値と使用者の指定した動作時間の値とを比較し、それらが一致した場合にかき混ぜ完了と判定する（Ｓ２１９）。
【００９３】
経過時間タイマ１０８の値が使用者の指定した動作時間の範囲内の場合（Ｓ２１９でＮｏ）には、かき混ぜ未完了と判断し、高さ分布測定ステップ（Ｓ２０５）へ戻る。
【００９４】
一方、かき混ぜ完了と判断された場合（Ｓ２１９でＹＥＳ）には、必要に応じて所定の手段を用い使用者へかき混ぜ完了を通知し、動作を停止する（Ｓ２２０）。
【００９５】
次に、山崩し動作２０２の処理ステップについて説明する。
【００９６】
まず、山作り動作２０１と同様に、処理ステップＳ２０３で検出した調理容器５の位置及び大きさに基づき、温度分布測定部３１０を用いて調理容器５内部の調理材料６の温度分布を測定する（Ｓ２２２）。次いで、温度分布測定部３１０により測定された温度分布のうち、温度分布の分散が処理ステップＳ２０４で取得したかき混ぜ動作パラメータにおけるかき混ぜ動作判断条件の第４の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２２３）。ここで温度分布の分散が第４の閾値よりも小さい場合（Ｓ２２３でＮｏ）には、山崩しは完了したと判断し、前述の山作り動作２０１の処理ステップＳ２０７に移行する。
【００９７】
次いで、温度分布の分散が第４の閾値以上である場合には、調理容器５の内部の調理材料６の最低温度領域を算出する（Ｓ２２４）。それに合わせて、調理容器５の内部の調理材料６の最高温度領域を算出する（Ｓ２２５）。
【００９８】
次に、温度分布の分散の最も大きい断面方向をかき混ぜ方向として設定する（Ｓ２２６）。
【００９９】
そして、かき混ぜ方向における移動目標点を以下のように設定する。つまり、選択した断面のうち、調理材料６の最低温度領域を動作開始点として設定する。あわせて、選択した断面のうち、調理材料６の最高温度領域を移動目標点として設定する（Ｓ２２７）。
【０１００】
次いで、かき混ぜ器具駆動部２により、処理ステップＳ２２７によって得られた動作開始点にかき混ぜ器具４を挿入する（Ｓ２２８）。次に、異常検出部１０４により、かき混ぜ器具４および調理材料６の異常状態監視を行う（Ｓ２２９）。
【０１０１】
ここで、異常状態と判断された場合（Ｓ２３０でＹＥＳ）には、その異常状態を特定する。そして、特定した異常状態に対するエラー復帰動作を行い（Ｓ２３２）、かき混ぜ完了判定ステップＳ２３４へ移行する。一方、異常状態ではないと判断された場合（Ｓ２３０でＮｏ）には、処理ステップＳ２２７で設定した移動目標点へ向けてかき混ぜ器具４を移動させる（Ｓ２３１）。
【０１０２】
次に、かき混ぜ動作を行った結果、移動目標点から所定の範囲内へ到達しているか否かを判定し（Ｓ２３３）、到達していない場合は、かき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態検出ステップ（Ｓ２２９）へ戻る。
【０１０３】
一方、調理容器５の中心から所定の範囲内にかき混ぜ器具４が到達したと判定した場合には、かき混ぜ完了判定を行う（Ｓ２３４）。具体的には、経過時間タイマ１０８の値と使用者の指定した動作時間の値を比較し、それらが一致した場合にかき混ぜ完了と判定する。（Ｓ２３５）。
【０１０４】
ここで、経過時間タイマ１０８の値が使用者の指定した動作時間の範囲内であると判定された場合（Ｓ２３５でＮｏ）、かき混ぜ未完了と判断し、調理材料高さ分布測定ステップ（Ｓ２２２）へ戻る。
【０１０５】
一方、かき混ぜ完了と判断された場合（Ｓ２３５でＹＥＳ）には、山作り動作２０１と同様に所定の手段を用い使用者へかき混ぜ完了を通知し（Ｓ２２０）、動作を停止する。
【０１０６】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る調理補助ロボットについて説明する。
【０１０７】
本発明の第３の実施の形態に係る調理補助ロボットは、焦げ付きや型崩れを軽減しながら満遍なく調理材料を攪拌し、加熱調理を行うためのものである。具体的に、本実施の形態に係る調理補助ロボットは、高さ測定部により調理材料の高さ分布状態を測定し、温度分布測定部により調理材料の温度分布状態を測定する。これらの測定結果を基に、かき混ぜ器具・調理容器駆動部により、かき混ぜ器具・調理容器の位置及び姿勢を、調理材料の高さ・温度分布に応じて変化させるようになっている。
【０１０８】
本発明の第３の実施の形態では、かき混ぜ器具を保持して位置および姿勢を変化させる手段と、調理材料の高さ分布・温度分布を測定する手段とを備える。そして、調理材料の高さ分布・温度分布に応じてかき混ぜ動作の調整を行う調理補助ロボットを実施例として説明する。
【０１０９】
以下、図面を用いてその構成を説明する。また、本発明の第１の実施の形態と同様の部分については、同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１０】
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る調理補助ロボットの概要を示す図である。
【０１１１】
本発明の第３の実施の形態に係る調理補助ロボット３０１と本発明の第１の実施の形態の調理補助ロボット１との相違点は、以下の３点である。１点目は、かき混ぜ動作中に発生する音を収録する集音部３１１をさらに備えている点である。２点目は、かき混ぜ器具駆動部２に代えてかき混ぜ器具４及び調理容器５の位置や姿勢を変化させるかき混ぜ器具・調理容器駆動部３０２を備えている点である。３点目は、制御部９に代えて、温度分布測定部３１０、集音部３１１及びかき混ぜ器具・調理容器駆動部３０２の出力結果もさらに利用して調理補助ロボット３０１の制御を行う制御部３０９を備えた点である。
【０１１２】
かき混ぜ器具・調理容器駆動部３０２は、本発明の第１の実施の形態の調理補助ロボット１のかき混ぜ器具駆動部２に加え、調理容器５の位置及び姿勢を変化させるために、さらに調理容器５を保持可能なハンド部構造および可搬重量性能を有する。
【０１１３】
温度分布測定部３１０は、調理用加熱コンロ８の加熱領域（図示せず）上方に固定され、非接触で調理容器５内部の調理材料６の表面温度の分布測定を行う構成としている。
【０１１４】
この温度分布測定部３１０により、調理容器５及び調理材料６の温度分布を測定することができるため、調理容器５の熱を有効に利用することができる。つまり、調理材料６の加熱不充分な部分と調理容器５との接触面積が大きくなるようにかき混ぜ動作を行うことや、調理容器５の平均温度の高い領域を積極的に利用することが可能となる。
【０１１５】
温度分布測定部３１０としては、例えば、物体の発する遠赤外線の量を色濃度として出力する一般的な遠赤外線カメラを用いることができる。また、接触式の温度センサをかき混ぜ器具駆動部２のハンド部２４に取り付けることもできる。この場合、ハンド部２４の移動に応じて温度センサを計測領域に走査させて、調理材料６への接触及び調理容器５の温度測定を繰り返し断続的に行う。これにより、調理容器５の全領域の温度分布を測定することができる。さらに、当該温度センサをかき混ぜ器具４の先端に内蔵させ、温度情報を伝送する構成にしてもよい。
【０１１６】
なお、本発明の第３の実施の形態では、温度分布測定部３１０を調理用加熱コンロ８の加熱領域上方に固定する構成をとっているが、常に一箇所から温度分布を測定する必要がなければ、高さ分布測定部３と同様にかき混ぜ器具・調理容器駆動部３０２のアーム部やハンド部に搭載してもよい。
【０１１７】
集音部３１１は、かき混ぜ動作中に発生する音を収録する。
【０１１８】
これにより、力検出部２５で過大な外力を検出した場合に、その音に含まれる周波数成分の強度に基づいて、かき混ぜ器具が調理容器内壁へ衝突した状態にあるのか、あるいは調理材料６が調理容器５とかき混ぜ器具４との間に挟まれている状態であるのかを識別することができる。
【０１１９】
集音部３１１としては、一般的なムービングコイル型マイクロホン、コンデンサ型マイクロホン、圧電型マイクロホン等を用いることができる。
【０１２０】
なお、本発明の温度分布測定部３１０及び集音部３１１は、既存の調理システムに組み込むことを考慮して、ハンド部２４に取り付けられている。しかしながら、調理容器５内部の調理材料６の温度分布が測定できればよく、その他の可動部または固定部、例えば、調理用加熱コンロ８に固定するように構成しても実現可能である。
【０１２１】
また、図１１は、本発明の第３の実施の形態における調理補助ロボット３０１の構成を示すブロック図である。
【０１２２】
本発明の第３の実施の形態の調理補助ロボット３０１と本発明の第１の実施の形態の調理補助ロボット１との相違点は、制御部３０９の構成として、温度分布測定部３１０の出力結果を用いて調理材料の加熱状態の検出を行う加熱状態検出部４０１と、温度分布測定部３１０及び高さ分布測定部３の出力結果を用いて調理材料の混合状態の検出を行う混合状態検出部４０２と、温度分布測定部３１０及び高さ分布測定部３の出力結果を用いてかき混ぜ動作の方向を選択するかき混ぜ方向選択部４０３と、温度分布測定部３１０、高さ分布測定部３、集音部３１１および力検出部２５の出力結果から異常状態を検出する異常検出部４０４と、をさらに備えた点である。
【０１２３】
加熱状態検出部４０１は、温度分布測定部３１０によって測定された調理容器５内部の温度分布の分散が所定の閾値以上の場合には、調理材料６の加熱が不均一であると判断する。また、温度分布のうち、最低温度となる小領域を抽出することにより、最も加熱が不十分な調理材料６の部分を抽出する。
【０１２４】
調理材料６の加熱不十分な部分と調理容器５との接触面積が大きくなるようにかき混ぜ動作を行うことにより、調理材料６をさらに均一に加熱することができる。
【０１２５】
また、最高温度となる小領域を抽出することにより、最も多くの熱量を有する領域が抽出できる。これにより、平均温度の高い小領域を積極的に利用することで調理容器５および調理用加熱コンロ８の熱を有効に利用することが可能となる。
【０１２６】
混合状態検出部４０２は、高さ分布測定部３及び温度分布測定部３１０からの出力結果に基づき、調理容器５内部の調理材料６の最大高さ領域、最小高さ領域、高さの分散、最高温度領域、最低温度領域、温度の分散を算出する。また、混合状態検出部４０２は、高さの分散及び温度の分散、またはどちらか一方があらかじめ定められた閾値以上の場合、調理材料６の混合が不十分と判断する。さらに、混合状態検出部４０２は、最大高さ領域又は最低温度領域を調理材料６の温度の低い部分、最小高さ領域又は最高温度領域を調理材料６の温度の高い部分と判断し、結果を出力する。
【０１２７】
動作履歴記録部４０５は、実行されたかき混ぜ動作の履歴の記録を行う。調理容器５の調理面を小領域に区分し、高さ分布測定部３又は温度分布測定部３１０を用いて各領域への調理材料６の存在を検知し、存在していた時間を累積記録する。これにより、各小領域の利用頻度が算出できる。
【０１２８】
かき混ぜ方向選択部４０３は、山作り動作時には、動作履歴記録部４０５に記録された前述の各小領域の利用頻度を用いて、次の調理材料６の山作り目標位置を決定し、目標位置へ調理材料６の集積を行うためのかき混ぜ器具４の移動方向を選択する。また、山崩し動作時には、温度分布測定部３１０の出力結果から、調理材料６の山崩し動作開始位置及び目標位置を決定し、調理材料６の拡散を行うためのかき混ぜ器具４の移動方向を選択する。なお、本実施の形態では、山崩し動作の移動方向の選択に温度分布のみを用いるように構成したが、高さ分布測定部３の測定結果を用いる構成、あるいは高さ分布測定部３および温度分布測定部３１０の両方の測定結果を用いる構成であってもよい。
【０１２９】
異常検出部４０４は、高さ分布測定部３、温度分布測定部３１０、力検出部２５及び集音部３１１からの出力結果に基づき、異常状態の検出を行い、動作指示部１０７へ異常状態を通知する。具体的に、異常検出部４０４は、高さ分布測定部３の出力結果により、調理容器５から調理材料６がこぼれそうな状態であることを検出する。また、異常検出部４０４は、温度分布測定部３１０の出力結果により、過大な温度の部分が存在していることを検出する。
【０１３０】
さらに、異常検出部４０４は、力検出部２５の結果に基づいて、かき混ぜ器具４が調理容器５に接触した状態にあるのか、あるいは、かき混ぜ器具４と調理容器５との間に調理材料６が挟まった状態又はかき混ぜ器具４が使用者に接触した状態にあるのかを判別するようになっている。具体的に、異常検出部４０４は、かき混ぜ器具４に予め定められた閾値以上の外力が検出された場合に、集音部３１１で収録された一定期間前からの音声情報を周波数解析（例えば、フーリエ変換）し、音声情報の周波数成分のうち調理容器５の固有振動数近傍の周波数成分の強度及び含有割合が予め定められた閾値を下回るか否かにより、かき混ぜ器具４が調理容器５に接触した状態にあるのか否かを判別するようになっている。
【０１３１】
なお、制御部３０９の加熱状態検出部４０１、混合状態検出部４０２、かき混ぜ方向選択部４０３、経過時間タイマ１０８、動作種別判断部１０３、動作履歴記録部４０５、異常検出部４０４、動作指示部１０７、かき混ぜ情報記憶部１０５及び操作指示入力部１０６のそれぞれの機能は、専用回路等のハードウェアで実現されていてもよいし、それぞれの機能がソフトウェアによって記述され、コンピュータ内部で実行されることによって実現されてもよい。
【０１３２】
次に、本発明の第３の実施の形態における調理補助ロボット３０１の動作について説明する。図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明の第３の実施の形態における調理補助ロボット３０１の処理ステップを示すフローチャートである。
【０１３３】
まず、本発明の第１の実施の形態の調理補助ロボット１と同様に、調理補助ロボット３０１は、使用者の指示入力を待機する。つまり、使用者により調理用加熱コンロ８の電源の投入、調理材料６の投入及び動作指示の入力が完了するのを待つ（Ｓ３０１）。
【０１３４】
操作部２７により、使用者が調理レシピ又は使用調理材料、使用量及び動作時間を指定し、動作開始を入力した場合、経過時間タイマ１０８及び動作履歴記録部４０５の初期化を行う（Ｓ３０２）。次に、調理容器５の位置、大きさ及び周縁部の高さを測定する（Ｓ３０３）。
【０１３５】
次に、使用者によって指定された調理レシピあるいは調理材料６の種類、使用量及び動作時間に対応するかき混ぜ動作パラメータをかき混ぜ情報記憶部１０５から取得して動作指示部１０７に設定し（Ｓ３０４）、山作り動作２０５の処理ステップに移る。
【０１３６】
山作り動作２０５において、ステップＳ３０２で検出した調理容器５の位置及び大きさに基づき、高さ分布測定部３を用いて調理容器５内部の調理材料６の高さ分布を測定する（Ｓ３０５）。高さ分布のうち、最大の高さが処理ステップＳ３０４で取得したかき混ぜ動作パラメータにおけるかき混ぜ動作判断条件の第５の閾値以上である場合（Ｓ３０６でＹＥＳ）、既に山が存在している状態（山作りが完了した状態）であると判断し、現在の調理材料６の集積位置を動作履歴記録部４０５に記録し（Ｓ３２１）、後述のステップＳ３２４へ移行する。
【０１３７】
一方、高さ分布の最大高さが、かき混ぜ動作判断条件の第５の閾値を下回る場合（Ｓ３０６でＮｏ）、動作履歴記録部４０５に記録された調理容器５の調理面のうち、最も利用頻度の低い場所を読み出す。それと共に、当該利用頻度が予め設定された利用頻度未満であるか否かを判定する（Ｓ３０７）。ここで、利用頻度が予め設定された利用頻度未満である場合には、最も利用頻度の低い位置を調理材料６の山を作るための集積目標点として設定する（Ｓ３０８）。一方、利用頻度が予め設定された頻度を超えている場合には、調理容器５の中心を集積目標位置として設定する（Ｓ３０９）。
【０１３８】
次いで、調理材料６の山を作るためのかき混ぜ方向を設定すると共に、かき混ぜ器具・調理容器駆動部３０２により、山作り動作を開始する（Ｓ３１０）。
【０１３９】
次に、温度分布測定部３１０を用いて、調理材料６の表面の温度分布を測定する（Ｓ３４０）。そして、調理材料６の表面温度のうちの最高温度が、第７の閾値以上か否かを判定する（Ｓ３４１）。そして、調理材料６の表面温度のうちの最高温度が、第７の閾値以上である場合（Ｓ３４１でＹＥＳ）は、調理容器５の調理面からの熱を有効利用するために、その最高温度領域を集積目標位置に設定し（Ｓ３４２）、Ｓ３１０の山作り動作を再開する。一方、調理材料６の表面温度のうちの最高温度が第７の閾値未満である場合（Ｓ３４１でＮＯ）は、異常検出部４０４により、後述するかき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態の監視を行う（Ｓ３１１）。そして、異常状態と判断された場合（Ｓ３１２でＹＥＳ）には、その異常状態を特定する。そして、特定した異常状態に対するエラー復帰動作を行い（Ｓ３１４）、かき混ぜ完了判定ステップＳ３１５へ移行する。一方、異常状態ではないと判断された場合（Ｓ３１２でＮＯ）には、処理ステップＳ３０８、Ｓ３０９、Ｓ３４２で設定した集積目標点へ向けてかき混ぜ器具４を移動させる（Ｓ３１３）。
【０１４０】
次に、かき混ぜ動作を行った結果、かき混ぜ器具４が集積目標点から所定の範囲内へ到達しているか否かを判定し（Ｓ３１５）、到達していない場合は、かき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態検出ステップ（Ｓ３１１）へ戻る。
【０１４１】
一方、かき混ぜ器具４が集積目標点から所定の範囲内に到達した場合（Ｓ３１５でＹＥＳ）には、処理ステップＳ３１０で設定した開始点のうち、未選択のものがまだ存在するか否かを判定する（Ｓ３１６）。ここで、未選択の動作開始点が存在する場合（Ｓ３１６でＮｏ）には、未選択の分割点のうちの任意の１点を選択し、次の動作開始点として設定する（Ｓ３１８）。次の動作開始点の選択方法としては、例えば、既にかき混ぜ動作の完了した分割点に隣接した分割点を選択する方法、未選択の動作開始点のうち、近くに位置する調理材料６の高さ平均が最も大きい分割点を選択する方法等が挙げられる。
【０１４２】
未選択の分割点がなくなった場合（Ｓ３１６でＹＥＳ）には、かき混ぜ完了判定（Ｓ３１７）を行う。ここでは、経過時間タイマ１０８の値と使用者の指定した動作時間の値とを比較し、一致した場合にかき混ぜ完了と判定する（Ｓ３１９）。
【０１４３】
経過時間タイマ１０８の値が使用者の指定した動作時間の範囲内の場合（Ｓ３１９でＮｏ）には、かき混ぜ未完了と判断し、ステップＳ３０５へ戻る。
【０１４４】
一方、かき混ぜ完了と判断された場合（Ｓ３１９でＹＥＳ）には、所定の手段を用い使用者へかき混ぜ完了を通知し、動作を停止する（Ｓ３２０）。なお、所定の手段としては、外部に向けて音声を発する手段、光の点滅を行う手段等、一般の通知手段を用いることができる。
【０１４５】
次に、山崩し動作２０６の処理ステップについて説明する。
【０１４６】
まず、山作り動作２０５と同様に、ステップＳ３０３で検出した調理容器５の位置及び大きさに基づき、高さ分布測定部３を用いて調理容器５内部の調理材料６の調理面からの高さ分布を測定する（Ｓ３２２）。次いで、高さ分布測定部３により測定された高さ分布のうち、最大の高さが処理ステップＳ３０４で取得したかき混ぜ動作パラメータにおけるかき混ぜ動作判断条件の第６の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ３２３）。ここで最大の高さが第６の閾値よりも小さい場合（Ｓ３２３でＮｏ）には、山崩しは完了したと判断し、前述の山作り動作２０５の処理ステップＳ３０７に移行する。
【０１４７】
一方、かき混ぜ動作判断条件の第６の閾値以上である場合（Ｓ３２３でＹＥＳ）には、調理容器５の内部の調理材料６の最大高さ位置を抽出し、動作開始点として設定する（Ｓ３２４）。
【０１４８】
次に、調理材料６の最大高さ位置を通ると共に調理容器５の調理面に垂直な方向の軸を中心として所定の角度ごとに設定された複数の平面（仮想垂直面）における調理材料６の高さの断面形状を抽出する（Ｓ３２５）。
【０１４９】
次に、調理容器５の内部の調理材料６の表面温度分布を測定する（Ｓ３２６）。
【０１５０】
次いで、調理材料６の表面の最高温度が第７の閾値以上か否かを判定する（Ｓ３２７）。調理材料６の表面の最高温度が第７の閾値以上の場合（Ｓ３２７でＹＥＳ）は、最低温度領域を動作開始点として、最高温度領域を移動目標点として選択する（Ｓ３２９）。
【０１５１】
次に、調理材料６の表面の最高温度が第７の閾値未満の場合（Ｓ３２７でＮＯ）は、高さの分散の最も大きい断面方向５０２をかき混ぜ方向として選択する（Ｓ３２８）。
【０１５２】
次に、かき混ぜ方向５０２と調理容器５内壁との交点５０４、５０５のうち、調理容器５中心から下ろした垂線の足５０３のある側５０４を移動目標点として選択する（Ｓ３３０）。
【０１５３】
次に、Ｓ３２８又は３２９で設定された調理材料６の動作開始点に、かき混ぜ具を挿入する（Ｓ３３１）。
【０１５４】
次に、異常検出部４０４により、後述のかき混ぜ器具４及び調理材料６の異常状態監視を行い（Ｓ３３２）、異常状態（エラー）と判断された場合（Ｓ３３３でＹＥＳ）には、その異常状態を特定する。そして、特定した異常状態に対するエラー復帰動作を行い（Ｓ３３５）、かき混ぜ完了判定ステップＳ３３６へ移行する。一方、異常状態ではないと判断された場合（Ｓ３３３でＮＯ）には、処理ステップＳ３２９又はＳ３３０で設定した移動目標点へ向けてかき混ぜ器具４を移動させる（Ｓ３３４）。
【０１５５】
次に、かき混ぜ完了判定を行う（Ｓ３３７）。ここでは、経過時間タイマ１０８の値と使用者の指定した動作時間の値を比較し、一致した場合にかき混ぜ完了と判定する（Ｓ３８）。経過時間タイマ１０８の値が使用者の指定した動作時間の範囲内の場合（Ｓ３３８でＮｏ）は、かき混ぜ未完了と判断し、調理材料高さ分布測定ステップ（Ｓ３２２）へ戻る。
【０１５６】
一方、かき混ぜ完了と判断された場合（Ｓ３３８でＹＥＳ）には、山作り動作２０５と同様に所定の手段を用い使用者へかき混ぜ完了を通知し、動作を停止する（Ｓ３２０）。
【０１５７】
なお、実施形態では、かき混ぜ完了の判断として、経過時間タイマ１０８の値と使用者が指定した動作時間との比較を行う構成としているが、温度分布測定部３１０により測定された調理材料６の温度分布が予め設定された値を超えているか否かを判定することも考えられる。
【０１５８】
また、かき混ぜ完了の判断としては、集音部３１１によりかき混ぜ完了後のものとして予め記憶された音と、現時点で集音された音とを比較することも考えられる。
【０１５９】
さらに、本実施の形態においては、調理容器５の調理面のうち利用頻度が最低の範囲を山作り動作の集積目標位置に設定することとしているが、調理容器５の内部のうち最高の温度となっている位置を集積目標位置に設定することもできる。
【０１６０】
また、本実施の形態においては、調理容器５の調理面のうち利用頻度が最低となる部分を、山を作る集積目標位置として設定し、この集積目標位置と調理容器５の周縁部の分割点とを結ぶ方向をかき混ぜ方向として設定しているが、集積目標位置と各分割点とを結ぶことにより分割される調理容器５上の領域のうち、平均温度が最も低い領域を通るように設定された調理容器５の縁部から集積目標位置までの方向をかき混ぜ方向として設定することもできる。
【０１６１】
また、本実施の形態においては、調理容器５の内部に動作開始点と移動目標点を設定し、これらの間でかき混ぜ器具４を移動させた。しかしながら、これに代えて、傾斜開始位置と傾斜終了位置を設定し、傾斜開始位置が鉛直上、傾斜終了位置が鉛直下となるように調理容器５を傾斜させることでかき混ぜることも可能である。ここで、調理容器５の傾斜角度は、傾斜開始位置と傾斜終了位置との距離が大きいほど大きくなるように設定されることが好ましい。また、調理容器５を傾斜させるだけでなく、所定の周期（例えば、０．５秒）及び所定の振幅（例えば、１０ｍｍ）で調理容器５を振動させる。これにより、傾斜開始位置と傾斜終了位置が近い場合、すなわち調理材料６が急峻に偏在している場合には、傾斜角度が小さくなるため、大きく拡散して調理容器からこぼれることを低減できる。逆に傾斜開始位置と傾斜終了位置が離れている場合、すなわち調理材料が緩やかに偏在している場合には、傾斜角度が大きくなるため、調理容器５の底面との摩擦で調理材料６が移動しなくなる状態を改善できる。なお、ここでは、傾斜開始位置と傾斜終了位置の距離が大きいほど、調理容器５の傾斜角度が大きくなるようにしたが、所定の一定角度（例えば、１５度）だけ傾斜させてもよい。また、調理容器５の振動は、必ずしも行う必要はない。
【０１６２】
次に、かき混ぜ動作中の異常状態の検出動作についてさらに詳細に説明する。図１３は、本発明の第１から第３の実施の形態における調理補助ロボットのかき混ぜ動作中の異常状態検出処理ステップを示すフローチャートである。
【０１６３】
まず、かき混ぜ情報記憶部１０５より、指定された調理レシピあるいは調理材料の種類、使用量および動作時間に対応する異常検出閾値を取得する（Ｓ１０１）。異常検出閾値には、力検出部２５の出力結果に基づいて異常な外力が発生していると判断するための情報や、調理容器５とかき混ぜ器具４との衝突を検出するための情報が含まれている。具体的に、異常検出閾値としては、特定のレシピに対応するかき混ぜ動作を行う際に発生する外力の限界閾値や、調理容器５の固有振動数等が挙げられる。
【０１６４】
次に、力検出部２５の出力値を取得し（Ｓ１０２）、異常検出閾値との比較を行う（Ｓ１０３）。
【０１６５】
力検出部２５の出力値が、異常検出閾値以上である場合（Ｓ１０３でＹＥＳ）には、後述する接触状態判定処理に移行し、異常検出閾値を下回っている場合（Ｓ１０３でＮｏ）には、次の調理材料あふれ警告判定処理に移行する。
【０１６６】
調理材料あふれ警告判定処理としては、高さ分布測定部３により調理容器５周縁部近傍の調理材料６の高さ分布を測定し（Ｓ１０４）、この高さ分布と、前述の処理ステップＳ４あるいは処理ステップＳ２０４で取得した調理容器周縁部の平均高さに所定の安全率（例えば、０．７５）を掛けた閾値との比較を行う（Ｓ１０５）。ここで、調理材料６の平均高さが閾値を上回っている場合（Ｓ１０５でＮｏ）には、調理材料６が調理容器５からあふれそうな状態であると判断し、警告エラーを出力する（Ｓ１０７）。一方、調理材料６の平均高さが閾値以下である場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）には、異常はないと判断し、異常なしを出力する（Ｓ１０６）。
【０１６７】
接触状態判定処理としては、集音部３１１によって測定された音情報のうち、力検出部２５によって異常な外力が検出された時点から所定の時間だけさかのぼった時点から現在までの間の収録波形を抽出する（Ｓ１０８）。つまり、かき混ぜ器具４が未知の物体に接触したと思われる時から現在までの区間の音声情報を抽出する。
【０１６８】
次に、周波数解析（例えば、フーリエ変換）を行い（Ｓ１０９）、調理容器５の固有振動数近傍の周波数成分の強度及び含有割合と、所定の閾値とを比較する（Ｓ１１０）。調理容器５の固有振動数近傍の周波数成分の強度及び含有割合が所定の閾値を上回っている場合（Ｓ１１０でＮｏ）には、調理容器５の内壁とかき混ぜ器具４が接触したと判断し、調理容器接触エラーを出力する（Ｓ１１１）。一方、周波数成分の強度及び含有割合が閾値以下である場合（Ｓ１１０でＹＥＳ）には、調理容器５とかき混ぜ器具４との間に調理材料６を挟み込んだと判断し、調理材料挟み込みエラーを出力する（Ｓ１１２）。
【０１６９】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
【０１７０】
つまり、本発明の一局面に係る調理補助ロボットは、調理容器内部の調理材料を物理的に移動させることによって調理を行う調理補助ロボットであって、調理材料を移動させるかき混ぜ動作を行うためのかき混ぜ駆動部と、調理容器内の調理材料の高さ分布を測定する高さ分布測定部と、高さ分布測定部により測定された調理材料の高さ分布に基づいて、かき混ぜ動作のかき混ぜ方向を選択するかき混ぜ方向選択部と、かき混ぜ方向に応じたかき混ぜ動作をかき混ぜ駆動部に指示する動作指示部とを備え、調理容器内に所定の高さ以上の山が形成されている場合に、かき混ぜ方向選択部は、山を崩すためのかき混ぜ方向を選択する。
【０１７１】
本発明によれば、調理容器内に所定高さ以上の山が形成されている場合、つまり、調理容器の調理面から上に離れて加熱され難い位置に調理材料が堆積している場合に、この調理材料を低い位置に落として加熱することが可能となる。
【０１７２】
したがって、本発明によれば、調理容器内部の調理材料の加熱むらが発生し難くい効率的なかき混ぜ調理を行うことができる。
【０１７３】
具体的に、かき混ぜ方向選択部は、調理容器の調理面に垂直な面であって、調理材料の高さが最大となる頂点を通る複数の仮想垂直面のうち、各仮想垂直面における調理材料の高さの平均に対する分散が最大となるものに沿った方向をかき混ぜ方向として選択するように構成することができる。
【０１７４】
この構成によれば、仮想垂直面において高さの平均に対する分散が最大となる方向、すなわち調理材料が最も偏在している方向に沿って山を崩すことができるので、当該かき混ぜ方向における調理材料の分散を小さくすることにより調理材料の全体を満遍なく加熱することが可能となる。
【０１７５】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ方向選択部は、頂点を移動開始点に設定するとともに、かき混ぜ方向として選択された垂直面と調理容器の縁部とが交差する２つの交点のうち、頂点から遠い方の交点を移動目標点に設定することが好ましい。
【０１７６】
この構成によれば、頂点を基準として縁部までの距離が長い方向に向けて調理材料を移動させて山を崩すことができるので、山に堆積された調理材料を調理容器内の広範囲にわたり広げることができ、これにより、調理材料を満遍なく加熱することが可能となる。
【０１７７】
調理補助ロボットにおいて、調理容器内に所定の高さ以上の山が存在しない場合に、かき混ぜ方向選択部は、調理容器内に山を作るためのかき混ぜ方向を選択することが好ましい。
【０１７８】
この構成によれば、調理容器内に所定高さ以上の山が存在しない場合、つまり、調理容器内に比較的に満遍なく調理材料が広がっている場合に、一旦山を作るとともに上述した山崩し動作を行うことにより、調理容器の調理面に接触していた調理材料と表層に位置していた調理材料とを入れ替えることができるため、より満遍なく調理材料の加熱を行うことが可能となる。
【０１７９】
調理補助ロボットにおいて、過去のかき混ぜ動作の履歴を記録する動作履歴記録部をさらに備え、かき混ぜ方向選択部は、かき混ぜ動作の履歴に基づいて調理容器の調理面のうち利用頻度が所定値よりも低い範囲を特定し、利用頻度の低い範囲に山を作る目標位置を設定し、調理容器の縁部から目標位置へ向かう方向をかき混ぜ方向として選択することが好ましい。
【０１８０】
この構成によれば、利用頻度が所定値よりも低い範囲、つまり、調理容器の調理面の熱を今まで有効に利用できていない範囲に山を作ることにしているため、調理容器の熱を有効に活用することができる。しかも、構成では、調理容器の一部が必要以上に熱せられている時間を短くすることができるので、調理容器の寿命を延ばすことができるという効果もある。
【０１８１】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ方向選択部は、調理容器の縁部に設定された複数の開始点と目標位置とをそれぞれ繋ぐ複数の線分のうち、所定の長さ以上の線分に沿った方向をかき混ぜ方向として選択することが好ましい。
【０１８２】
この構成によれば、調理材料の山を作るためのかき混ぜ方向として所定の長さ以上のものが選択されるため、調理材料を殆どかき集めることができない距離の短いかき混ぜ方向が選択されるのを防止することにより、かき混ぜ動作の効率化を図ることができる。
【０１８３】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ方向選択部は、調理容器の調理面のうち利用頻度が所定値よりも低い範囲が存在しない場合に、調理容器の調理面の中心を山を作る目標位置として設定することが好ましい。
【０１８４】
この構成によれば、所定高さ以上の山が存在せず、かつ、規定値よりも低い利用頻度の範囲が存在しない場合であっても、一旦調理容器の中心に山を作るとともに上述した山崩し動作を行うことにより、調理容器の調理面に接触していた調理材料と表層に位置していた調理材料とを入れ替えることができる。また、構成によれば、調理容器の調理面全体から中心に向けて満遍なく調理材料を集めることができる。さらに、構成では、調理材料が調理容器の中心へ集められるため、調理容器の中心以外の部分に集める場合と比較して調理容器から調理材料がこぼれるのを低減することができる。
【０１８５】
調理補助ロボットにおいて、調理容器内部の温度分布を測定する温度分布測定部をさらに備え、かき混ぜ方向選択部は、調理容器の調理面のうち最も温度が高い位置を山を作る目標位置として設定するとともに、調理容器の縁部から目標位置へ向かう方向をかき混ぜ方向として選択することが好ましい。
【０１８６】
この構成によれば、調理容器の調理面のうち最も温度が高い位置、つまり、調理容器の調理面の熱を今まで有効に利用できていない範囲に山を作ることにしているため、調理容器の熱を有効に活用することができる。しかも、構成では、調理容器の一部が必要以上に熱せられている時間を短くすることができるので、調理容器の寿命を延ばすことができるという効果もある。
【０１８７】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ方向選択部は、調理容器の調理面の中心を山を作る目標位置として設定し、調理容器の縁部から目標位置へ向かう方向をかき混ぜ方向として選択することが好ましい。
【０１８８】
この構成によれば、調理容器の調理面全体から満遍なく中心に向けて調理材料を集めることができる。また、構成では、調理材料が調理容器の中心へ集められるため、調理容器の中心以外の部分に集める場合と比較して調理容器から調理材料がこぼれるのを低減することができる。
【０１８９】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ方向選択部は、調理容器の調理面の中心を山を作る目標位置として設定するとともに、調理容器の縁部に複数の開始点を設定し、調理容器の調理面に垂直な面であって、目標位置と各開始点とを通る複数の仮想垂直面のうち、当該各仮想垂直面における調理材料の高さの平均に対する分散が最も大きくなる仮想垂直面に沿った方向をかき混ぜ方向として選択することが好ましい。
【０１９０】
この構成によれば、上述のように調理容器の中心に調理材料を集める効果に加えて、調理材料の高さのばらつきが最も大きい方向、すなわち調理材料の山の形成が不充分な方向を検出することができるため、その方向へのかき混ぜ動作を行うことにより、効率的に山作り動作を行うことができる。
【０１９１】
調理補助ロボットにおいて、調理容器内部の温度分布を測定する温度分布測定部をさらに備え、かき混ぜ方向選択部は、調理容器の調理面の中心を山を作る目標位置として設定するとともに、調理容器の縁部に複数の分割点を設定し、目標位置と各分割点とを結ぶことにより分割される調理容器上の複数の領域のうち、平均温度が最も低い領域を通るように設定された調理容器の縁部から目標位置までの方向をかき混ぜ方向として選択することが好ましい。
【０１９２】
この構成によれば、充分に加熱されていない調理材料を調理容器の温度の高い中心領域に集めることができるので、調理容器の熱を有効に利用して調理材料を満遍なく加熱することができる。
【０１９３】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ駆動部は、かき混ぜ駆動部に取り付けられたかき混ぜ器具の調理容器内での位置及び角度を変化させることにより、かき混ぜ動作を行うように構成され、山を崩す動作では、かき混ぜ器具のうち、調理容器から遠い部分ほどかき混ぜ方向の移動で先行するようにかき混ぜ器具を傾斜させた状態で移動させることが好ましい。
【０１９４】
この構成によれば、調理材料に対してかき混ぜ器具を介して直接力を作用させてかき混ぜ動作を行うことができるので、調理容器内の調理材料の山崩し動作を精度良く安定して行うことができる。さらに、構成では、調理容器から遠い部分ほどかき混ぜ方向の移動で先行するようにかき混ぜ器具を傾斜させた状態でかき混ぜ器具を移動させるようにしているため、山から崩れた調理材料をかき混ぜ器具の途中部で上から押さえ付けることにより、調理材料が調理容器からこぼれ落ちるのを抑制することができる。
【０１９５】
調理除補ロボットにおいて、かき混ぜ駆動部は、かき混ぜ駆動部に取り付けられたかき混ぜ器具の調理容器内での位置及び角度を変化させることにより、かき混ぜ動作を行うように構成され、山を作る動作では、かき混ぜ器具のうち、調理器具に近い部分ほどかき混ぜ方向の移動で先行するようにかき混ぜ器具を傾斜させた状態で移動させることが好ましい。
【０１９６】
この構成によれば、調理器具に近い部分ほどかき混ぜ方向の移動で先行するようにかき混ぜ器具を傾斜させた状態、つまり、調理容器の調理面と調理材料との間にかき混ぜ器具の先端部を滑り込ませるように当該かき混ぜ器具を寝かせた状態でかき混ぜ器具を移動させるため、調理容器の調理面に接する調理材料を上に掬い上げるようにしつつ、調理材料の山を作ることができる。したがって、構成によれば、調理容器の調理面に接する調理材料と、表層に位置する調理材料とを入れ替えることにより、調理容器の熱を調理材料により満遍なく伝えることができる。
【０１９７】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ駆動部は、調理容器の位置及び角度を変化させる、又は調理容器に振動を加えることにより、かき混ぜ動作を行うように構成されていることが好ましい。
【０１９８】
この構成によれば、調理材料に直接異物を接触させず、調理材料に余計な力を与えることがないので、型崩れし易い調理材料であっても型崩れが起きるのを抑制することができる。
【０１９９】
調理補助ロボットにおいて、調理材料及び調理レシピごとに予め設定されたかき混ぜ情報を蓄積するためのかき混ぜ情報記憶部と、少なくとも調理材料の種類、使用量、動作の開始及び動作時間を含む情報の入力を受け付ける操作指示入力部とをさらに備え、操作指示入力部により入力された情報とかき混ぜ情報とに基づいて、かき混ぜ駆動部によるかき混ぜ動作が制御されることが好ましい。
【０２００】
この構成によれば、例えば、使用者から入力された調理材料の種類に基づいて、当該調理材料に適した調理、例えば、調理材料の型崩れを低減するためのかき混ぜ速度の制御等を行うことができる。
【０２０１】
調理補助ロボットにおいて、高さ分布測定部により測定された高さ分布に基づいて、調理材料の混合状態を検出する混合状態検出部をさらに備え、混合状態検出部による混合状態に基づいて、加熱量、加熱時間、かき混ぜ方向及びかき混ぜ時間が調整されることが好ましい。
【０２０２】
この構成によれば、調理材料の混合状態を検出することができるので、この混合状態に基づいて加熱量、加熱時間、かき混ぜ方向及びかき混ぜ時間を調整することができる。
【０２０３】
調理補助ロボットにおいて、かき混ぜ駆動部は、かき混ぜ駆動部に取り付けられたかき混ぜ器具の調理容器内での位置及び角度を変化させることにより、かき混ぜ動作を実行するように構成され、かき混ぜ器具に加わる外力を検出する力検出部と、かき混ぜ器具が当該かき混ぜ器具以外の物と接触した際に発生する音を収録する集音部と、かき混ぜ器具に加わる外力が所定の閾値を上回った場合に、所定時間前から閾値を上回った時点までの音を集音部から抽出し、音の周波数成分のうち、調理容器の固有振動数近傍の周波数成分の強度が所定の値を下回るか否かを判定することにより異常状態にあるか否かを検出する異常検出部とをさらに備え、異常検出部により異常状態にあると検出された場合には、調理容器とかき混ぜ器具との間に調理材料が挟みこまれたと判断して、現時点で行われているかき混ぜ動作を中止するように構成されていることが好ましい。
【０２０４】
この構成によれば、調理材料が調理容器とかき混ぜ器具との間に挟まった場合にかき混ぜ動作を中止することができるので、調理材料に対して過剰の力が与えられるのを抑制することにより、比較的やわらかい調理材料についても型崩れを抑制することができる。
【０２０５】
また、本発明の別の局面に係る調理補助方法は、調理補助ロボットによって調理容器内部の調理材料を物理的に移動させることにより調理を行う調理補助方法であって、調理補助ロボット内において、調理容器内の調理材料の高さ分布を測定するステップと、調理補助ロボット内において、調理容器内に所定高さ以上の山が形成されているか否かを判定するステップと、調理補助ロボット内において、山が存在する場合に山を崩すためのかき混ぜ方向を選択する一方、山が存在しない場合に山を作るためのかき混ぜ方向を選択するステップと、調理補助ロボットのかき混ぜ駆動部によって、選択された混ぜ方向に調理材料を移動させることにより、山を崩す動作、又は山を作る動作を行うステップとを含む。
【０２０６】
本発明によれば、調理容器内に所定高さ以上の山が形成されている場合、つまり、調理容器の調理面から上に離れて加熱されにくい位置に調理材料が堆積している場合に、この調理材料を低い位置に落として過熱することができる。一方、所定高さ以上の山が存在しない場合、つまり、調理容器内に比較的に満遍なく調理材料が広がっている場合に、一旦山を作るとともに上述した山崩し動作を行うことにより、調理容器の調理面に接触していた調理材料と表層に位置していた調理材料とを入れ替えることができるため、満遍なく調理材料の過熱を行うことができる。
【０２０７】
したがって、本発明によれば、調理容器内部の調理材料の過熱むらが発生し難い効率的なかき混ぜ調理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る調理補助ロボットの概要を示す図である。
【図２】図１の調理補助ロボットのかき混ぜ器具駆動部の詳細な構成を示す図である。
【図３】図１の調理補助ロボットにおける電気的構成を示すブロック図である。
【図４Ａ】図１の調理補助ロボットの処理ステップを示すフローチャートである。
【図４Ｂ】図１の調理補助ロボットの処理ステップを示すフローチャートである。
【図５】調理容器を当該調理容器の調理面と垂直な方向に見たときの概略図である。
【図６】調理容器を当該調理容器の調理面と垂直な方向に見たときの概略図である。
【図７】図６の方向ａ、方向ｂ及び方向ｃに沿った断面形状をそれぞれ示す図である。
【図８】図７の断面形状について高さの平均に対する分布を示すヒストグラムである。
【図９】かき混ぜ方向の移動目標点を設定する方法を説明するための概略図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る調理補助ロボットの概要を示す図である。
【図１１】図１０の調理補助ロボットにおける電気的構成を示すブロック図である。
【図１２Ａ】図１０の調理補助ロボットの処理ステップを示すフローチャートである。
【図１２Ｂ】図１０の調理補助ロボットの処理ステップを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第１から第３の実施の形態に係る調理補助ロボットのかき混ぜ動作中のエラー処理ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図１４Ａ】本発明の第２の実施の形態に係る調理補助ロボットの処理ステップを示すフローチャートである。
【図１４Ｂ】本発明の第２の実施の形態に係る調理補助ロボットの処理ステップを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０２０９】
Ｌ１ 線分
Ｐ１ 集積目標位置
１、３０１ 調理補助ロボット
２ 器具駆動部
３ 高さ分布測定部
４ かき混ぜ器具
５ 調理容器
６ 調理材料
９、３０９ 制御部
２４ ハンド部
２５ 力検出部
２７ 操作部
１０１、４０２ 混合状態検出部
１０２、４０３ かき混ぜ方向選択部
１０３ 動作種別判断部
１０４、４０４ 異常検出部
１０５ かき混ぜ情報記憶部
１０６ 操作指示入力部
１０７ 動作指示部
３０２ 調理容器駆動部
３１０ 温度分布測定部
３１１ 集音部
４０１ 加熱状態検出部
４０５ 動作履歴記録部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調理容器内部において調理材料を移動させるかき混ぜ動作を行うかき混ぜ駆動部と、
前記調理容器の調理面を基準とした前記調理材料の高さ分布を測定する高さ分布測定部と、
前記高さ分布測定部により測定された前記調理材料の高さが所定値以上の場合に、前記かき混ぜ動作のかき混ぜ方向を選択するかき混ぜ方向選択部と、
前記かき混ぜ方向に応じたかき混ぜ動作を前記かき混ぜ駆動部に指示する動作指示部と、を備えたこと
を特徴とする調理補助ロボット。
【請求項２】
前記かき混ぜ方向選択部は、前記調理面に垂直な面において、前記調理材料の高さが最大となる頂点を通り、かつ前記調理材料の高さの分散が最大となる面に沿った方向を前記かき混ぜ方向として選択するものであること
を特徴とする請求項１に記載の調理補助ロボット。
【請求項３】
前記かき混ぜ方向選択部は、前記頂点を移動開始点に設定し、前記かき混ぜ方向として選択された面と前記調理容器の縁部とが交差する２つの交点のうち、前記頂点から遠い交点を移動目標点に設定するものであること
を特徴とする請求項２に記載の調理補助ロボット。
【請求項４】
前記かき混ぜ方向選択部は、前記高さ分布測定部により測定された前記調理材料の高さが所定値未満の場合に、前記調理容器内において、前記調理材料の高さが所定値以上となる山を形成するかき混ぜ方向を選択するものであること
を特徴とする請求項１に記載の調理補助ロボット。
【請求項５】
前記かき混ぜ駆動部のかき混ぜ動作の履歴を記録する動作履歴記録部をさらに備え、
前記かき混ぜ方向選択部は、前記かき混ぜ動作の履歴に基づいて前記調理面の露出頻度が所定値よりも高い前記調理面の領域を特定し、前記露出頻度の高い領域に山を作る山作り目標位置を設定し、前記調理容器の縁部から前記山作り目標位置へ向かう方向を前記かき混ぜ方向として選択するものであること
を特徴とする請求項４に記載の調理補助ロボット。
【請求項６】
前記かき混ぜ方向選択部は、前記調理容器の縁部に設定された複数の開始候補点と前記目標位置とをそれぞれ繋ぐ複数の線分のうち、所定の長さ以上の線分に沿った方向を前記かき混ぜ方向として選択するものであること
を特徴とする請求項５に記載の調理補助ロボット。
【請求項７】
前記かき混ぜ方向選択部は、前記調理容器の調理面全体における露出頻度が所定値より低い場合に、前記調理容器の調理面の中心を前記山作り目標位置として設定すること
を特徴とする請求項５に記載の調理補助ロボット。
【請求項８】
前記調理容器の調理面の温度分布を測定する温度分布測定部をさらに備え、
前記かき混ぜ方向選択部は、前記調理容器の調理面のうち最も温度が高い位置を前記山作り目標位置として設定し、前記山作り目標位置へ向かう方向を前記かき混ぜ方向として選択するものであること
を特徴とする請求項４に記載の調理補助ロボット。
【請求項９】
前記かき混ぜ方向選択部は、前記調理容器の調理面の中心を前記山作り目標位置として設定し、前記山作り目標位置へ向かう方向を前記かき混ぜ方向として選択するものであること
を特徴とする請求項４に記載の調理補助ロボット。
【請求項１０】
前記かき混ぜ方向選択部は、前記調理容器の調理面の中心を山作り目標位置として設定すると共に、前記調理容器の縁部に複数の開始候補点を設定し、前記山作り目標位置と各開始候補点とを通り、かつ前記調理容器の調理面に垂直な複数の面のうち前記調理材料の高さの分散が最大となる面に沿った方向を前記かき混ぜ方向として選択するものであること
を特徴とする請求項４に記載の調理補助ロボット。
【請求項１１】
前記調理材料の表面の温度分布を測定する温度分布測定部をさらに備え、
前記かき混ぜ方向選択部は、前記調理容器の調理面の中心を前記山作り目標位置として設定すると共に、前記調理容器の縁部に複数の分割点を設定し、前記山作り目標位置と各分割点とを結ぶことにより分割される前記調理容器上の複数の領域のうち、前記調理材料の表面の平均温度が最も低い領域を通る方向を前記かき混ぜ方向として選択するものであること
を特徴とする請求項４に記載の調理補助ロボット。
【請求項１２】
前記かき混ぜ駆動部は、前記かき混ぜ駆動部に取り付けたかき混ぜ器具を傾斜させた状態でかき混ぜ動作を行うこと
を特徴とする請求項１に記載の調理補助ロボット。
【請求項１３】
前記かき混ぜ駆動部は、前記山を作る動作において、前記調理容器の内壁面に近い部分ほど、前記かき混ぜ器具を傾斜させた状態でかき混ぜ動作を行うこと
を特徴とする請求項１２に記載の調理補助ロボット。
【請求項１４】
前記かき混ぜ駆動部は、前記調理容器の位置及び角度を変化させて前記かき混ぜ動作を行うものであること
を特徴とする請求項１に記載の調理補助ロボット。
【請求項１５】
前記調理材料及び調理レシピごとに予め設定されたかき混ぜ情報を蓄積するためのかき混ぜ情報記憶部と、
前記調理材料の種類、使用量、動作時間を含む情報の入力を受ける操作指示入力部と、をさらに備え、
前記かき混ぜ駆動部は、前記操作指示入力部により入力された情報と前記かき混ぜ情報とに基づいて、前記かき混ぜ駆動部によるかき混ぜ動作を制御すること
を特徴とする請求項１に記載の調理補助ロボット。
【請求項１６】
前記高さ分布測定部により測定された高さ分布に基づいて、前記調理材料の混合状態を検出する混合状態検出部をさらに備え、
前記かき混ぜ駆動部は、前記混合状態検出部による混合状態に基づいて、前記調理材料の加熱量、加熱時間、前記かき混ぜ方向及びかき混ぜ時間を調整すること
を特徴とする請求項１に記載の調理補助ロボット。
【請求項１７】
前記かき混ぜ駆動部に取り付けられたかき混ぜ器具に加わる外力を検出する力検出部と、
前記かき混ぜ器具が当該かき混ぜ器具以外の物と接触した際に発生する音を収録する集音部と、
前記かき混ぜ器具に加わる外力が所定の閾値を上回った場合に、前記集音部から抽出した音の周波数成分のうち、前記調理容器の固有振動数近傍の周波数成分の強度に基づいてかき混ぜ動作の異常を検出する異常検出部と、をさらに備え、
前記かき混ぜ駆動部は、前記異常検出部により異常状態にあると検出された場合に、かき混ぜ動作を停止する制御を行うこと
を特徴とする請求項１に記載の調理補助ロボット。
【請求項１８】
調理補助ロボット内において、調理容器内の調理面からの調理材料の高さ分布を測定するステップと、
前記調理補助ロボット内において、前記調理容器内の前記調理材料の高さが所定高さ以上か否かを判定するステップと、
前記調理補助ロボット内において、前記所定高さ以上の山が存在する場合に前記山を崩すかき混ぜ方向を選択する一方、前記所定高さ未満の領域のみが存在する場合に前記所定高さ以上の山を作るかき混ぜ方向を選択するステップと、
前記選択されたかき混ぜ方向に前記調理補助ロボットのかき混ぜ駆動部を用いて前記調理材料を移動させるステップと、を含むこと
を特徴とする調理ロボットを用いた調理補助方法。
【請求項１】
調理容器内部において調理材料を移動させるかき混ぜ動作を行うかき混ぜ駆動部と、
前記調理容器の調理面を基準とした前記調理材料の高さ分布を測定する高さ分布測定部と、
前記高さ分布測定部により測定された前記調理材料の高さが所定値以上の場合に、前記かき混ぜ動作のかき混ぜ方向を選択するかき混ぜ方向選択部と、
前記かき混ぜ方向に応じたかき混ぜ動作を前記かき混ぜ駆動部に指示する動作指示部と、を備えたこと
を特徴とする調理補助ロボット。
【請求項２】
前記かき混ぜ方向選択部は、前記調理面に垂直な面において、前記調理材料の高さが最大となる頂点を通り、かつ前記調理材料の高さの分散が最大となる面に沿った方向を前記かき混ぜ方向として選択するものであること
を特徴とする請求項１に記載の調理補助ロボット。
【請求項３】
前記かき混ぜ方向選択部は、前記頂点を移動開始点に設定し、前記かき混ぜ方向として選択された面と前記調理容器の縁部とが交差する２つの交点のうち、前記頂点から遠い交点を移動目標点に設定するものであること
を特徴とする請求項２に記載の調理補助ロボット。
【請求項４】
前記かき混ぜ方向選択部は、前記高さ分布測定部により測定された前記調理材料の高さが所定値未満の場合に、前記調理容器内において、前記調理材料の高さが所定値以上となる山を形成するかき混ぜ方向を選択するものであること
を特徴とする請求項１に記載の調理補助ロボット。
【請求項５】
前記かき混ぜ駆動部のかき混ぜ動作の履歴を記録する動作履歴記録部をさらに備え、
前記かき混ぜ方向選択部は、前記かき混ぜ動作の履歴に基づいて前記調理面の露出頻度が所定値よりも高い前記調理面の領域を特定し、前記露出頻度の高い領域に山を作る山作り目標位置を設定し、前記調理容器の縁部から前記山作り目標位置へ向かう方向を前記かき混ぜ方向として選択するものであること
を特徴とする請求項４に記載の調理補助ロボット。
【請求項６】
前記かき混ぜ方向選択部は、前記調理容器の縁部に設定された複数の開始候補点と前記目標位置とをそれぞれ繋ぐ複数の線分のうち、所定の長さ以上の線分に沿った方向を前記かき混ぜ方向として選択するものであること
を特徴とする請求項５に記載の調理補助ロボット。
【請求項７】
前記かき混ぜ方向選択部は、前記調理容器の調理面全体における露出頻度が所定値より低い場合に、前記調理容器の調理面の中心を前記山作り目標位置として設定すること
を特徴とする請求項５に記載の調理補助ロボット。
【請求項８】
前記調理容器の調理面の温度分布を測定する温度分布測定部をさらに備え、
前記かき混ぜ方向選択部は、前記調理容器の調理面のうち最も温度が高い位置を前記山作り目標位置として設定し、前記山作り目標位置へ向かう方向を前記かき混ぜ方向として選択するものであること
を特徴とする請求項４に記載の調理補助ロボット。
【請求項９】
前記かき混ぜ方向選択部は、前記調理容器の調理面の中心を前記山作り目標位置として設定し、前記山作り目標位置へ向かう方向を前記かき混ぜ方向として選択するものであること
を特徴とする請求項４に記載の調理補助ロボット。
【請求項１０】
前記かき混ぜ方向選択部は、前記調理容器の調理面の中心を山作り目標位置として設定すると共に、前記調理容器の縁部に複数の開始候補点を設定し、前記山作り目標位置と各開始候補点とを通り、かつ前記調理容器の調理面に垂直な複数の面のうち前記調理材料の高さの分散が最大となる面に沿った方向を前記かき混ぜ方向として選択するものであること
を特徴とする請求項４に記載の調理補助ロボット。
【請求項１１】
前記調理材料の表面の温度分布を測定する温度分布測定部をさらに備え、
前記かき混ぜ方向選択部は、前記調理容器の調理面の中心を前記山作り目標位置として設定すると共に、前記調理容器の縁部に複数の分割点を設定し、前記山作り目標位置と各分割点とを結ぶことにより分割される前記調理容器上の複数の領域のうち、前記調理材料の表面の平均温度が最も低い領域を通る方向を前記かき混ぜ方向として選択するものであること
を特徴とする請求項４に記載の調理補助ロボット。
【請求項１２】
前記かき混ぜ駆動部は、前記かき混ぜ駆動部に取り付けたかき混ぜ器具を傾斜させた状態でかき混ぜ動作を行うこと
を特徴とする請求項１に記載の調理補助ロボット。
【請求項１３】
前記かき混ぜ駆動部は、前記山を作る動作において、前記調理容器の内壁面に近い部分ほど、前記かき混ぜ器具を傾斜させた状態でかき混ぜ動作を行うこと
を特徴とする請求項１２に記載の調理補助ロボット。
【請求項１４】
前記かき混ぜ駆動部は、前記調理容器の位置及び角度を変化させて前記かき混ぜ動作を行うものであること
を特徴とする請求項１に記載の調理補助ロボット。
【請求項１５】
前記調理材料及び調理レシピごとに予め設定されたかき混ぜ情報を蓄積するためのかき混ぜ情報記憶部と、
前記調理材料の種類、使用量、動作時間を含む情報の入力を受ける操作指示入力部と、をさらに備え、
前記かき混ぜ駆動部は、前記操作指示入力部により入力された情報と前記かき混ぜ情報とに基づいて、前記かき混ぜ駆動部によるかき混ぜ動作を制御すること
を特徴とする請求項１に記載の調理補助ロボット。
【請求項１６】
前記高さ分布測定部により測定された高さ分布に基づいて、前記調理材料の混合状態を検出する混合状態検出部をさらに備え、
前記かき混ぜ駆動部は、前記混合状態検出部による混合状態に基づいて、前記調理材料の加熱量、加熱時間、前記かき混ぜ方向及びかき混ぜ時間を調整すること
を特徴とする請求項１に記載の調理補助ロボット。
【請求項１７】
前記かき混ぜ駆動部に取り付けられたかき混ぜ器具に加わる外力を検出する力検出部と、
前記かき混ぜ器具が当該かき混ぜ器具以外の物と接触した際に発生する音を収録する集音部と、
前記かき混ぜ器具に加わる外力が所定の閾値を上回った場合に、前記集音部から抽出した音の周波数成分のうち、前記調理容器の固有振動数近傍の周波数成分の強度に基づいてかき混ぜ動作の異常を検出する異常検出部と、をさらに備え、
前記かき混ぜ駆動部は、前記異常検出部により異常状態にあると検出された場合に、かき混ぜ動作を停止する制御を行うこと
を特徴とする請求項１に記載の調理補助ロボット。
【請求項１８】
調理補助ロボット内において、調理容器内の調理面からの調理材料の高さ分布を測定するステップと、
前記調理補助ロボット内において、前記調理容器内の前記調理材料の高さが所定高さ以上か否かを判定するステップと、
前記調理補助ロボット内において、前記所定高さ以上の山が存在する場合に前記山を崩すかき混ぜ方向を選択する一方、前記所定高さ未満の領域のみが存在する場合に前記所定高さ以上の山を作るかき混ぜ方向を選択するステップと、
前記選択されたかき混ぜ方向に前記調理補助ロボットのかき混ぜ駆動部を用いて前記調理材料を移動させるステップと、を含むこと
を特徴とする調理ロボットを用いた調理補助方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【公開番号】特開２００９−１０６７３４（Ｐ２００９−１０６７３４Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５８８８２（Ｐ２００８−２５８８８２）
【出願日】平成２０年１０月３日（２００８．１０．３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３日（２００８．１０．３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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