JP7264247B2 - Information processing device and information processing method - Google Patents
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Description
本発明は、情報処理装置及び情報処理方法に関する。 The present invention relates to an information processing device and an information processing method.
従来、FA(Factory Automation)における検査やピッキングにおいて、画像から物体を認識(検出)する方法として、3DCADデータによる物体のモデルを用いて、物体の位置姿勢を認識してから、ロボットハンドによる把持位置の推定を行う技術が提案されている。物体がボルトやナットのような剛体である場合には物体の形状が定まっているため、3DCADデータによる物体のモデルによって、コンテナにばら積みされた物体の位置姿勢を認識した上で、ロボットハンドによる把持位置の推定を行う。 Conventionally, in inspection and picking in FA (Factory Automation), as a method of recognizing (detecting) an object from an image, a model of the object based on 3D CAD data is used to recognize the position and orientation of the object, and then the gripping position by the robot hand. A technique for estimating is proposed. If the object is a rigid body such as a bolt or nut, the shape of the object is fixed. Therefore, the position and orientation of the object loaded in bulk in a container are recognized by the object model based on 3D CAD data, and then the robot hand grasps it. Perform position estimation.
一方で、このような物体のモデルを用いることなく、物体の3次元計測データとロボットハンドの形状から物体の把持可能な位置を認識する技術も提案されている。このような技術は、物体がボルトやナットのような剛体である場合にも有効であるが、可撓性を有するケーブルのような非剛体物体や、液体洗剤のパッケージのように不定形状の物体の場合のように、3DCADデータによる物体のモデルを用いることができない物体に対しても有効である。 On the other hand, a technique has also been proposed for recognizing a grippable position of an object from three-dimensional measurement data of the object and the shape of the robot hand without using such an object model. Such a technique is effective even when the object is a rigid body such as a bolt or nut, but it is not suitable for a non-rigid body such as a flexible cable or an irregularly shaped object such as a liquid detergent package. It is also effective for an object for which a model of the object based on 3D CAD data cannot be used, as in the case of .
物体の3次元計測データから物体の把持可能な位置を認識する技術としては、例えば、特許文献1に記載された技術がある。ここでは、3次元点群から、隣接する点からなる3次元点集合を作成し、各集合で、所定の大きさの基準、所定の面積の基準及び所定の長さの基準に基づいて、把持可能な3次元点集合を抽出している。 As a technique for recognizing a grippable position of an object from three-dimensional measurement data of the object, there is a technique described in Patent Document 1, for example. Here, a three-dimensional point set composed of adjacent points is created from the three-dimensional point group, and each set is based on a predetermined size criterion, a predetermined area criterion, and a predetermined length criterion. We are extracting a set of possible 3D points.
また、物体の3次元計測データとロボットハンドの形状から、物体の把持可能な位置を認識する技術として、例えば、特許文献2に記載された技術がある。ここでは、ロボットハンドの形状に応じて、物体の3次元計測データから、把持可能な特徴を抽出している。そして、この特徴とロボットハンドの形状モデルとのマッチングをとり、一致度に応じたマッチングスコアを付与し、マッチングスコアに基づいて、ロボットンハンドによって物体を把持する際の把持位置勢候補としての優先順位を決定している。吸着タイプのロボットハンドに対しては、一定領域以上の面を特徴として抽出している。
Further, as a technique for recognizing a grippable position of an object from the three-dimensional measurement data of the object and the shape of the robot hand, there is a technique described in
しかし、上述のように、吸着タイプのロボットハンドに対して、所定の面積等の基準は、吸着把持の可否又は優劣を決定する基準であるが、物体のモデルを用いることなく、3元次元計測データとロボットハンドの形状から物体の把持可能な位置を認識する場合には、所定の基準を満たしているか否かを判断するための閾値パラメータをユーザが調整する必要がある。また、このようなパラメータ調整には、ばら積み物体の把持における知識や経験が必要であり、把持対象の物体が変わるごとにパラメータを調整する必要があり、これらもユーザの負担となる。 However, as described above, for a suction-type robot hand, a standard such as a predetermined area is a criterion for determining the admissibility or superiority of suction-holding. When recognizing the grippable position of the object from the data and the shape of the robot hand, it is necessary for the user to adjust the threshold parameters for determining whether or not the predetermined criteria are met. In addition, such parameter adjustment requires knowledge and experience in gripping bulk objects, and the parameters need to be adjusted each time the object to be gripped changes, which also imposes a burden on the user.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、対象物体の吸着把持可能な位置を認識する際のユーザの負担を軽減することが可能な技術を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a technology capable of reducing the user's burden when recognizing a position where a target object can be sucked and gripped.
上記の課題を解決するための本発明は、
対象物体を吸着把持する吸着ハンドに設けられた吸着パッドの大きさに基づいて、前記対象物体に対する吸着把持位置を評価する指標である評価指標を評価するためのパラメータを設定するパラメータ設定部と、
前記対象物体を3次元計測して得られた3次元計測データに基づき、平面領域を抽出する平面領域抽出部と、
抽出された前記平面領域に対する前記評価指標の評価結果に基づき、吸着把持のしやすさを示す吸着把持尤度を算出する吸着把持尤度算出部と、
前記対象物体における前記吸着把持位置に対する前記吸着ハンドの位置姿勢を算出する吸着把持位置姿勢算出部と、
前記吸着把持尤度と前記吸着ハンドの把持位置姿勢に基づいて、前記吸着把持位置の優先順位を設定する把持優先順位設定部と
を備えたことを特徴とする情報処理装置である。The present invention for solving the above problems is
a parameter setting unit for setting a parameter for evaluating an evaluation index, which is an index for evaluating a position of sucking and holding a target object, based on the size of a suction pad provided on a suction hand that sucks and holds the target object;
a planar region extraction unit that extracts a planar region based on three-dimensional measurement data obtained by three-dimensionally measuring the target object;
a suction-holding likelihood calculation unit that calculates a suction-holding likelihood indicating ease of suction-holding based on an evaluation result of the evaluation index for the extracted planar region;
a suction grip position/orientation calculation unit that calculates a position/orientation of the suction hand with respect to the suction grip position on the target object;
The information processing apparatus further comprises a grasping priority order setting unit that sets a priority order of the sucking and grasping positions based on the sucking and grasping likelihood and the grasping position and orientation of the sucking hand.
評価指標を評価するためのパラメータは対象物体の平面領域の面積に依存することが多い。このため、このような平面領域の面積は吸着パッドの大きさと類似する関係にあると仮定し、本発明では、吸着把持尤度の算出に用いられる評価指標を評価するためのパラメータを、対象物体を吸着把持する吸着ハンドに設けられた吸着パッドの大きさに基づいて設定する。吸着パッドの大きさは、吸着把持に用いられる吸着パッドの大きさをユーザが実測したり、仕様書の記載を参照等したりすることにより、把持位置認識に関する知識や経験に乏しいユーザでも適切に設定することができる。対象物体の3次元計測データから抽出される平面領域に対して、設定されたパラメータを用いて評価指標を評価することにより、吸着把持尤度を算出する。従って、本発明によれば、対象物体の吸着把持可能な位置を認識する際のユーザの負担を軽減することができる。 A parameter for evaluating an evaluation index often depends on the area of the planar region of the target object. For this reason, assuming that the area of such a planar region has a relationship similar to the size of the suction pad, in the present invention, the parameter for evaluating the evaluation index used for calculating the suction-holding likelihood is set to the target object is set based on the size of the suction pad provided on the suction hand that suctions and grips. The size of the suction pad can be determined appropriately even by a user with little knowledge or experience regarding grasping position recognition by actually measuring the size of the suction pad used for suction grasping or by referring to the specifications. can be set. The suction grip likelihood is calculated by evaluating the evaluation index using the set parameters for the planar area extracted from the three-dimensional measurement data of the target object. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the user's burden when recognizing the position where the target object can be sucked and gripped.
また、本発明においては、
前記吸着パッドの大きさに基づくパラメータは、前記吸着パッドの直径に基づいて定められた値であるようにしてもよい。Moreover, in the present invention,
The parameter based on the size of the suction pad may be a value determined based on the diameter of the suction pad.
これによれば、吸着パッドが円形である場合に、吸着パッドの直径によって吸着パッドの大きさを適切に反映するパラメータを設定することができる。 According to this, when the suction pad is circular, a parameter that appropriately reflects the size of the suction pad can be set according to the diameter of the suction pad.
また、本発明においては、前記吸着パッドの大きさに基づくパラメータは、前記吸着パッドに外接する矩形の短辺の長さに基づいて定められる値であるようにしてもよい。 Further, in the present invention, the parameter based on the size of the suction pad may be a value determined based on the length of the short side of a rectangle that circumscribes the suction pad.
これによれば、吸着パッドが円形以外の長円等の形状を有する場合や、複数の吸着パッドを有する場合に、吸着パッドに外接する矩形の短辺の長さによって吸着パッドの大きさを適切に反映するパラメータを設定することができる。 According to this, when the suction pad has a shape other than a circle, such as an oval, or when there are a plurality of suction pads, the size of the suction pad can be appropriately determined according to the length of the short side of the rectangle circumscribing the suction pad. You can set the parameters that are reflected in the
また、本発明においては、前記評価指標は、前記平面領域の重心からの距離を含むようにしてもよい。 Further, in the present invention, the evaluation index may include a distance from the center of gravity of the plane area.
吸着把持位置が平面領域の重心に近いほど、対象物体の重量による偏りが少なく吸着把持しやすいので、このように、評価指標が平面領域の重心からの距離を含むようにすれば、吸着把持のしやすさを適切に評価することができる。 The closer the suction gripping position is to the center of gravity of the flat area, the less the deviation due to the weight of the target object is and the easier it is to suck and grip. Ease of use can be appropriately evaluated.
また、本発明においては、前記評価指標は、前記平面領域ではない非平面領域からの距離を含むようにしてもよい。 Further, in the present invention, the evaluation index may include a distance from the non-planar area that is not the planar area.
対象物体が穴の開いたリング状である場合のように、平面領域の重心からの距離によって吸着把持のしやすさを適切に評価しづらい場合についても、評価指標が非平面領域からの距離を含むようにすれば、吸着把持のしやすさを適切に評価することができる。 Even in cases where it is difficult to evaluate the easiness of suction and grip appropriately based on the distance from the center of gravity of the flat area, such as when the target object is ring-shaped with a hole, the evaluation index is based on the distance from the non-flat area. By including it, it is possible to appropriately evaluate the easiness of suction gripping.
また、本発明においては、前記評価指標は、前記平面領域の面積を含むようにしてもよい。 Moreover, in the present invention, the evaluation index may include the area of the planar region.
対象物体の平面領域の面積が大きいほど形状が単純である可能性が高いため、吸着把持がしやすい。また、複数の対象物体がばら積みされている場合には、平面領域の面積が大きいと他の対象物体物体が上に重なっている可能性が低いため、吸着把持がしやすい。従って、評価指標が平面領域の面積を含むようにすれば、吸着把持のしやすさを適切に評価することができる。 The larger the planar area of the target object, the simpler the shape is likely to be, and the easier it is to suck and grip. Also, when a plurality of target objects are piled up in bulk, if the area of the planar region is large, it is unlikely that other target objects will be superimposed on top of each other. Therefore, if the evaluation index includes the area of the plane region, it is possible to appropriately evaluate the easiness of suction gripping.
また、本発明は、
対象物体を吸着把持する吸着ハンドに設けられた吸着パッドの大きさに基づいて、前記対象物体に対する吸着把持位置を評価する指標である評価指標を評価するためのパラメータを設定するステップと、
複数の対象物体を含むシーンを3次元計測して得られた3次元計測データに基づき、平面領域を抽出するステップと、
抽出された前記平面領域に対する前記評価指標の評価結果に基づき、吸着把持のしやすさを示す吸着把持尤度を算出するステップと、
前記対象物体における前記吸着把持位置に対する前記吸着ハンドの位置姿勢を算出するステップと、
前記吸着把持尤度と前記吸着ハンドの把持位置姿勢に基づいて、前記吸着把持位置の優先順位を設定するステップと、
を含む情報処理方法である。In addition, the present invention
a step of setting a parameter for evaluating an evaluation index, which is an index for evaluating a position of sucking and holding a target object, based on the size of a suction pad provided on a suction hand that sucks and holds the target object;
a step of extracting a planar region based on three-dimensional measurement data obtained by three-dimensionally measuring a scene including a plurality of target objects;
a step of calculating a suction-holding likelihood indicating ease of suction-holding based on the evaluation result of the evaluation index for the extracted planar region;
calculating the position and orientation of the suction hand with respect to the suction gripping position on the target object;
setting a priority order of the suction gripping positions based on the suction gripping likelihood and the gripping position and orientation of the suction hand;
It is an information processing method including
評価指標を評価するためのパラメータは対象物体の平面領域の面積に依存することが多い。このため、このような平面領域の面積は吸着パッドの大きさと類似する関係にあると仮定し、本発明では、吸着把持尤度の算出に用いられる評価指標を評価するためのパラメータを、対象物体を吸着把持する吸着ハンドに設けられた吸着パッドの大きさに基づいて設定する。吸着パッドの大きさは、吸着把持に用いられる吸着パッドの大きさをユーザが実測したり、仕様書の記載を参照等したりすることにより、把持位置認識に関する知識や経験に乏しいユーザでも適切に設定することができる。対象物体の3次元計測データから抽出される平面領域に対して、設定されたパラメータを用いて評価指標を評価することにより、吸着把持尤度を算出する。従って、本発明によれば、対象物体の吸着把持可能な位置を認識する際のユーザの負担を軽減することができる。 A parameter for evaluating an evaluation index often depends on the area of the planar region of the target object. For this reason, assuming that the area of such a planar region has a relationship similar to the size of the suction pad, in the present invention, the parameter for evaluating the evaluation index used for calculating the suction-holding likelihood is set to the target object is set based on the size of the suction pad provided on the suction hand that suctions and grips. The size of the suction pad can be determined appropriately even by a user with little knowledge or experience regarding grasping position recognition by actually measuring the size of the suction pad used for suction grasping or by referring to the specifications. can be set. The suction grip likelihood is calculated by evaluating the evaluation index using the set parameters for the planar area extracted from the three-dimensional measurement data of the target object. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the user's burden when recognizing the position where the target object can be sucked and gripped.
本発明によれば、対象物体の吸着把持可能な位置を認識する際のユーザの負担を軽減することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to reduce a user's burden at the time of recognizing the position which can be suction-grasped of a target object.
〔適用例〕
以下、本発明の適用例について、図面を参照しつつ説明する。
本発明は、図1に全体構成を示す把持位置認識装置2に含まれる情報処理装置21に適用される。把持位置認識装置2では、センサユニット20によってトレイ28にばら積みされた複数の対象物体29を3次元計測し、情報処理装置21が複数の対象物体29の3次元計測データに基づき、対象物体29の吸着把持のしやすさを示す吸着把持尤度に従って、吸着把持位置を優先順位づけしてPLC25に出力する。PLC25は、この優先順位に基づいてロボットハンド27を制御し、吸着パッド26によって対象物体29を吸着把持する。
情報処理装置21では、上述のように吸着パッド26を装着したロボットハンド27によって対象物体29を吸着把持する際の吸着把持尤度を複数の吸着把持指標から総合的に算出している。ここで、吸着把持尤度とは、対象物体の吸着把持のしやすさを示す指標であり、一般的には、吸着把持可能性ともいわれる。対象物体の吸着把持のしやすさとは、吸着パッドを備えた吸着ハンドによって対象物体を吸着する際に、吸着パッドによって対象物体を適切に把持できる可能性の高さを意味する。すなわち、他の場所に搬送する等の所望の吸着ハンドの動作に必要な態様で、吸着パッドが対象物体を確実に吸着把持できる可能性の高さである。逆に言えば、対象物体の吸着把持のしやすさとは、対象物体の吸着把持に失敗する可能性の低さを意味する。例えば、吸着パッドが対象物体を適切に吸着していないために対象物体を持ち上げることができなかったり、吸着パッドによって対象物体を一旦吸着したものの、他の対象物体や障害物と干渉して脱落させたり、対象物体のバランスをくずして脱落させたりして、吸着把持に失敗する可能性の低さである。[Example of application]
Hereinafter, application examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
The present invention is applied to an
The
本発明では、吸着把持指標によって評価するためのパラメータの調整が、対象物体の平面領域の面積に依存することが多いことに着目し、対象物体の平面領域の面積は、吸着パッド26の大きさと類似する関係にあると仮定した。このような仮定に基づき、吸着パッド26大きさの一例である直径を、ユーザの指定等によって設定させることにより、最適なパラメータを自動的に設定する。そして、このように設定されたパラメータを用いて複数の吸着把持指標について評価を行う。さらに、複数の吸着把持指標に基づいて吸着把持尤度を算出する。これにより、ユーザのパラメータ調整による負担を軽減し、対象物体のサイズに適した吸着把持尤度を算出し、吸着に最適な吸着把持位置を決定することができる。
In the present invention, focusing on the fact that parameter adjustment for evaluation by the suction gripping index often depends on the area of the planar region of the target object, the area of the planar region of the target object is determined by the size of the
吸着パッド26の大きさとしては、蛇腹タイプの吸着パッド261(図4参照)やスタンダードタイプの吸着パッド262(図19A参照)ように円形である場合には、図4に示すように、直径を採用することができる。しかし、直径に限らず、吸着パッド26の形状に応じて、その大きさを反映するとともに、ユーザが実測等により容易に取得・設定できる値を、パラメータ設定のために適宜採用することができる。例えば、長円形の吸着パッド263である場合(図19B参照)には、吸着パッド263の外形である長円に外接する矩形の短辺の長さを採用することができ(図20A参照)、吸着パッド264が複数の吸着パッドを有する場合(図19C参照)には、複数の吸着パッドを囲むように外接する矩形の短辺の長さを採用することができる(図20B参照)。また、これらの場合に、外接矩形の短辺以外の長さを、吸着パッド26の大きさを反映する値として、長辺や対角線等の他の長さを採用してもよい。
As for the size of the
<実施形態>
(把持位置認識装置の全体構成)
図1を参照して、本発明の実施形態に係る把持位置認識装置について説明する。<Embodiment>
(Overall Configuration of Holding Position Recognition Device)
A gripping position recognition device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
把持位置認識装置2は、物品の組み立てや加工などを行う生産ラインに設置され、センサユニット20から取り込まれたデータと、吸着パッド26の大きさに関するデータからトレイ28に積載された物体29に対してロボットハンド27による吸着把持位置・姿勢を認識するシステムである。トレイ28上には、認識対象の物体(以下、「対象物体」ともいう。)29がバラ積みされている。以下では、吸着パッド26を装着したロボットハンド27を「吸着ハンド」という。
The gripping
把持位置認識装置2は、概略、センサユニット20と情報処理装置21から構成される。センサユニット20と情報処理装置21のあいだは有線又は無線で接続されており、センサユニット20の出力は情報処理装置21に取り込まれる。情報処理装置21は、センサユニット20から取り込まれたデータを用いて各種の処理を行うデバイスである。情報処理装置21の処理としては、例えば、距離計測(測距)、3次元形状認識、物体認識、シーン認識などが含まれてもよい。把持位置認識装置2の認識結果は、例えばPLC(プログラマブルロジックコントローラ)25やディスプレイ22などに出力される。認識結果は、例えば、ロボットハンド27の制御に利用される。
The gripped
(センサユニット)
センサユニット20は、対象物体29の光学像を撮影するためのカメラを少なくとも有する。さらに、センサユニット20は、対象物体29の3次元計測を行うために必要な構成(センサ、照明装置、投光装置など)を含んでもよい。例えば、ステレオマッチング(ステレオビジョン、ステレオカメラ方式などとも呼ばれる。)によって奥行き距離を計測する場合には、センサユニット20に複数台のカメラが設けられる。アクティブステレオの場合はさらに、対象物体29にランダムドットパターンなので構造化光を投射する投光装置がセンサユニット20に設けられる。空間コード化パターン投影方式により3次元計測を行う場合には、パターン光を投射する投光装置とカメラがセンサユニット20に設けられる。他にも、照度差ステレオ法、TOF(タイムオブフライト)法、位相シフト法など、対象物体29の3次元情報を取得可能な方法であればいかなる方式を用いてもよい。(sensor unit)
The
(情報処理装置)
情報処理装置21は、例えば、CPU(プロセッサ)、RAM(メモリ)、不揮発性記憶装置(ハードディスク、SSDなど)、入力装置、出力装置などを備えるコンピュータにより構成される。この場合、CPUが、不揮発性記憶装置に格納されたプログラムをRAMに展開し、当該プログラムを実行することによって、後述する各種の構成が実現される。ただし、情報処理装置21の構成はこれに限られず、後述する構成のうちの全部又は一部を、FPGAやASICなどの専用回路で実現してもよいし、クラウドコンピューティングや分散コンピューティングにより実現してもよい。(Information processing device)
The
図2は、情報処理装置21の構成を示す機能ブロック図である。情報処理装置21は、センサユニット20による対象物体の3次元計測データと、吸着パッド26の大きさに関するデータ等から、対象物体の吸着把持のしやすさを表す吸着把持尤度を算出し、この吸着把持尤度に基づいて対象物体の把持位置の優先順位を設定する。情報処理装置21は、パラメータ設定部211、セグメント抽出部212、吸着把持尤度算出部213、把持位置姿勢算出部214、把持優先順位設定部215を有する。ここでは、セグメント抽出部212は、本発明の「平面領域抽出部」に対応する。
FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the
(把持位置認識処理)
図3のフローチャートを参照して、情報処理装置21による情報処理方法である把持位置認識処理の一例を説明する。(Grip position recognition processing)
An example of gripping position recognition processing, which is an information processing method by the
ステップS101において、センサユニット20によって3次元計測された画像に基づく対象物体の3次元計測データを取得する(ステップS101)。3次元計測データは、各点が3次元情報をもつ複数の点から構成されるデータである。3次元データの形式はどのようなものでもよく、例えば、各点がカメラ座標系における3次元座標値をもつ形式のデータでもよいし、2次元画像の各点(各画素)にデプス値(奥行き距離の情報)が関連付けられた形式のデータ(距離画像)でもよい。
In step S101, the three-dimensional measurement data of the target object based on the image three-dimensionally measured by the
ステップS102において、パラメータ設定部211が、吸着把持指標のパラメータを計算する。ここでは、吸着把持指標は、本発明における「評価指標」に対応する。図4は、吸着ハンド27が備える蛇腹タイプの吸着パッド261の概形を示す。吸着パッド261の直径、すなわち吸着パッド261先端の略円形の吸着部2611の直径はφ[mm]である。ここでは、吸着パッド261の大きさを、直径によって反映させる。このような吸着部2611の直径は、吸着に用いる吸着パッド261の実測値をユーザに入力させるようにしてもよいし、不揮発性記憶装置の所定領域215に格納された、吸着パッド26の3DCADデータ等のモデルのデータを使用してもよい。また、吸着部2611の直径は、センサユニット20によって吸着ハンド27に装着された吸着バッド261を撮像して得られた3次元計測データから取得するようにしてもよい。そして、パラメータ設定部211は、この吸着部2611の直径φ[mm]を、カメラパラメータを用いて画像上のサイズD[pixel]に変換する。φ[mm]からD[pixel]への変換は、以下の式によって行う。
[数1]
ここで、fは焦点距離(カメラパラメータ)であり、Zはカメラ(光学中心)からの距離である。Zは画像の各画素により値が変化するが、全てのセグメントに対して同じ閾値パラメータを使用するために、Zを画像内の最小距離値に設定する。In step S<b>102 , the
[Number 1]
where f is the focal length (camera parameter) and Z is the distance from the camera (optical center). Z varies in value for each pixel in the image, but to use the same threshold parameter for all segments, set Z to the minimum distance value in the image.
ステップS103において、セグメント抽出部212、対象物体の3次元計測データから、物体平面領域(セグメント)を算出する。ここでは、対象物体の距離画像から、カメラ座標系におけるX軸及びY軸(紙面に平行)に対して、X軸回りおよびY軸回りの法線マップを算出する。そして、法線マップのばらつきを計算し、ばらつきが小さい領域を平面領域(セグメント)として抽出する。図5に示すように、不定形の対象物体である菓子のパッケージ291等がトレイ30にばら積みされた場合を例に説明する。このようにトレイ30にばら積みされた複数の対象物体をセンサユニット20により3次元計測する。そして、3次元計測データとして、距離画像を取得する。距離画像から法線マップを作成し、紙面に平行なX軸及びY軸に対して、法線のX軸回り及びY軸回りのばらつきを算出する。図5に示すような態様で対象物体がばら積みされている場合には、例えば、X軸及びY軸にほぼ平行にパッケージの表面が上(紙面手前)向きに配置されている対象物体291の表面に対応する領域Ar1は、法線マップでは、法線のX軸回り及びY軸回りのばらつきが小さい領域として算出される。また、X軸及びY軸に直交に近い角度で交差して、パッケージの側部が上(紙面手前)向きに配置されてている二つの対象物体292,293の側面に対応する領域Ar2は、法線マップでは、法線のX軸回り及びY軸回りのばらつきが大きい領域として算出される。図6は、このように抽出された、法線マップのばらつきが小さい領域である平面領域(セグメント)を模式的に示す(参考のために、可視のパッケージの外形も併せて示している)。図6においてハッチングを付した領域R1~R8が平面領域である。
なお、平面領域の抽出方法は、上述のような法線マップを用いた方法に限定されない。例えば、3次元点群の隣接点群をグルーピングする方法や、距離値を閾値としてX軸及びY軸に直交する方向のエッジを検出する方法を採用することもできる。In step S103, the
Note that the method of extracting a planar region is not limited to the method using the normal map as described above. For example, a method of grouping adjacent point groups in a three-dimensional point group, or a method of detecting edges in directions perpendicular to the X-axis and Y-axis using distance values as thresholds can be employed.
次に、各セグメントに対して、ステップS105~ステップS112までの処理を繰り返す(ステップS104、ステップS113)。 Next, the processing from step S105 to step S112 is repeated for each segment (step S104, step S113).
(吸着把持尤度算出処理)
ステップS105において、吸着把持尤度算出部213が、複数の吸着把持指標から、セグメント内の各画素について吸着把持尤度を算出する。図7を参照して、吸着把持尤度算出の処理の一例を説明する。(Suction grip likelihood calculation processing)
In step S105, the suction-grip
ステップS201において、吸着把持尤度算出部213は、セグメントの重心までの距離により、吸着把持指標を把持のしやすさ順にA,B,Cに分類する。図8A及び図8Bは、セグメントの重心からの距離を模式的に示した図である。図8Aでは、吸着把持位置Sp11がセグメントSg11の重心C11に近い。これに対して、図8Bでは、吸着把持位置Sp12がセグメントSg11の重心C11から遠い。吸着把持位置がセグメントの重心に近いほど、対象物体の重量による偏りが少ないために把持がしやすい。例えば、図8Cに示すように、トレイにばら積みされた菓子のパッケージ291の点線の円で囲った領域Ar3はセグメントの重心に近いので吸着把持にふさわしい位置であり、点線の円で囲った領域Ar4はセグメントの重心から遠いので吸着把持にふさわしくない位置である。
In step S201, the suction-grip-
セグメントの重心までの距離により吸着把持指標を把持のしやすさ順にA,B,Cに分類する方法を具体的に説明する。
セグメント重心までの距離をdistc、セグメント重心までの距離による指標の閾値パラメータをthc
(A)、thc
(B)とする。
このとき、以下の式に従って、セグメント重心までの距離により、吸着把持指標をA,B,Cに分類する。
[数2]
なお、Kc
(A),Kc
(B)は定数であり、ユーザではなく、開発者又は評価者が予め実験的に決定する。この例では、Kc
(A)=Kc
(B)=1.0とする。A specific description will be given of a method of classifying the suction grip index into A, B, and C in order of ease of gripping according to the distance to the center of gravity of the segment.
Let distc be the distance to the segment center of gravity, and thc (A) and thc (B) be the threshold parameters of the index based on the distance to the segment center of gravity.
At this time, the suction grip index is classified into A, B, and C according to the distance to the center of gravity of the segment according to the following formula.
[Number 2]
Note that K c (A) and K c (B) are constants, which are experimentally determined in advance by the developer or evaluator, not by the user. In this example, K c (A) = K c (B) = 1.0.
上述の方法に従った分類例を、図9A及び図9Bに示す。図9A及び図9Bは、画素とセグメントの関係を模式的に示した図であり、一つのマス目が1画素に対応する。図9Aでは、網掛けで示した画素がセグメントSg21として抽出された領域であり、セグメントSg21の重心C21の位置を十字で示している。また、非平面領域Np21を白色の画素で示している。図9Bでは、図9Aに示したセグメントSg21に対して、D=3[pixel]とした場合の分類結果を示す。セグメントSg21の重心C21を中心として、内側の円Cr12Aが閾値パラメータth c (A)に対応し、外側の円Cr21Bが閾値パラメータth c (B)に対応する。セグメントの領域Sg21Aに含まれる画素は重心C21からの距離が閾値パラメータth c (A)より小さいので、Aに分類される。セグメントの領域Sg21Bに含まれる画素は重心C21からの距離が閾値パラメータth c (A)以上であり、th c (B)より小さいので、Bに分類される。セグメントの領域Sg21Cに含まれる画素は重心C21からの距離が閾値パラメータth c (B)以上であるため、Cに分類される。このように、閾値パラメータを用いて、セグメントの重心までの距離により吸着把持指標を把持のしやすさ順にA,B,Cに分類することができる。 An example of classification according to the method described above is shown in FIGS. 9A and 9B. 9A and 9B are diagrams schematically showing the relationship between pixels and segments, where one square corresponds to one pixel. In FIG. 9A, the shaded pixels are the regions extracted as the segment Sg21, and the cross indicates the position of the center of gravity C21 of the segment Sg21. Also, the non-planar region Np21 is indicated by white pixels. FIG. 9B shows the classification result when D=3 [pixel] for the segment Sg21 shown in FIG. 9A . With the center of gravity C21 of the segment Sg21 as the center, the inner circle Cr12A corresponds to the threshold parameter thc ( A) , and the outer circle Cr21B corresponds to the threshold parameter thc ( B) . Pixels included in the region Sg21A of the segment are classified as A because the distance from the center of gravity C21 is less than the threshold parameter th c (A) . Pixels included in the region Sg21B of the segment are classified as B because the distance from the center of gravity C21 is greater than or equal to the threshold parameter thc (A) and smaller than thc (B) . Pixels included in the region Sg21C of the segment are classified as C because the distance from the center of gravity C21 is equal to or greater than the threshold parameter thc (B) . In this way, using the threshold parameter, the suction-grip indices can be classified into A, B, and C in order of ease of grasping according to the distance to the center of gravity of the segment.
ステップS202において、吸着把持尤度算出部213は、非平面領域からの距離により、吸着把持指標を把持のしやすさ順にA,B,Cに分類する。図10A及び図10Bは、非平面領域からの距離を模式的に示した図である。図10Aでは、セグメントSg12内の吸着把持位置Sp13が非平面領域Np12からの距離が遠い。これに対して、図10Bでは、吸着把持位置Sp14が非平面領域Np12からの距離が近い。吸着把持位置が非平面領域から遠いほど、物体の境界付近を把持するリスクが少なくなる。例えば、図10Cに示すように、トレイにばら積みされた菓子のパッケージ291の点線の円で囲った領域Ar3は非平面領域からの距離が遠いので吸着把持にふさわしい位置であり、菓子
のパッケージ292の点線の円で囲った領域Ar4は非平面領域からの距離が近いので吸着把持にふさわしくない位置である。非平面領域からの距離による吸着把持指標と、セグメントの重心から距離による吸着把持指標との違いを、図11Aのように中央に穴が開いたリング形状の対象物体293について説明する。このような対象物体293については、セグメントの重心C12が孔の中央に位置することになる。このため、セグメントの重心からの距離による吸着把持指標であれば、図11Bのように、中央に開いた穴の領域Ar5に対して吸着把持指標が高くなる。これに対して、非平面領域からの距離による吸着把持指標であれば、穴の領域は吸着把持指標が低くなり、径方向の厚みの中央であり、対象物体上のリング状の領域Ar6の吸着把持指標が高くなる。このように、穴の開いたリング状の対象物体については、非平面領域からの距離による吸着把持指標が有効である。
In step S<b>202 , the suction-grip
非平面領域からの距離により吸着把持指標を把持のしやすさ順にA,B,Cに分類する方法を具体的に説明する。
非平面領域からの距離をdistp、非平面領域からの距離による指標の閾値パラメータをthp
(A)、thp
(B)とする。
このとき、以下の式に従って、非平面領域からの距離により、吸着把持指標をA,B,Cに分類する。
[数3]
なお、Kp
(A),Kp
(B)は定数であり、ユーザではなく、開発者又は評価者が予め実験的に決定する。この例では、Kp
(A)=1.5、Kp
(B)=1.0とする。A method of classifying the suction grip index into A, B, and C in order of ease of gripping according to the distance from the non-flat area will be specifically described.
Let dist p be the distance from the non-flat area, and th p (A) and th p (B) be the threshold parameters of the index based on the distance from the non-flat area.
At this time, the suction grip index is classified into A, B, and C according to the distance from the non-flat area according to the following formula.
[Number 3]
Note that K p (A) and K p (B) are constants, which are experimentally determined in advance by the developer or evaluator, not by the user. In this example, K p (A) =1.5 and K p (B) =1.0.
上述の方法に従った分類例を、図12に示す。セグメントの形状は、図9Aと同様である。図12も、画素とセグメントの関係を模式的に示した図であり、一つのマス目が1画素に対応する。ここでも、D=3[pixel]とした場合の分類結果を示す。セグメントSg22Aに含まれる画素の非平面領域Np21からの距離は閾値パラメータth p (A)よりも大きいのでAに分類される。セグメントSg22Bに含まれる画素の非平面領域Np21からの距離は閾値パラメータth p (B)より大きく、th p (A)以下であるため、Bに分類される。そして、セグメントSg22Cに含まれる画素の非平面領域Np21からの距離は閾値パラメータth p (B)以下であるため、Cに分類される。このように、閾値パラメータを用いて、非平面領域からの距離により吸着把持指標を把持のしやすさ順にA,B,Cに分類することができる。 An example of classification according to the method described above is shown in FIG. The segment shape is the same as in FIG. 9A. FIG. 12 is also a diagram schematically showing the relationship between pixels and segments, and one square corresponds to one pixel. Again, the classification result when D=3 [pixels] is shown. Pixels included in the segment Sg22A are classified as A because the distance from the non-planar region Np21 is greater than the threshold parameter th p (A) . The pixels included in the segment Sg22B are classified as B because the distance from the non-planar region Np21 is greater than the threshold parameter thp (B) and less than or equal to thp (A) . Then, since the distance from the non-planar region Np21 of the pixels included in the segment Sg22C is equal to or less than the threshold parameter th p (B) , the segment is classified as C. In this way, using the threshold parameter, the suction-grip index can be classified into A, B, and C in order of ease of gripping according to the distance from the non-flat area.
ステップS203において、吸着把持尤度算出部213は、セグメント面積により、吸着把持指標を把持のしやすさ順にA,B,Cに分類する。図13A及び図13Bは、セグメントの面積を模式的に示した図である。図13Aは、セグメントSg13の面積が大きく、図13Bは、セグメントSg14の面積が小さい。セグメントの面積が大きいほど対象物体の形状が単純である可能性が高く把持がしやすい。また、ばら積みの対象物体においてセグメントの面積が大きいと他の対象物体が上に重なっている可能性が低い。一方で、セグメントの面積が小さいと対象物体の形状が複雑である可能性が高く把持がしにくい。また、ばら積みの対象物体においてセグメントの面積が小さいと他の物体が上に重なっている可能性が高い。例えば、図13Cに示すように、トレイにばら積みされた菓子のパッケージ291の点線で囲った領域Ar5はセグメントの面積が大きいので吸着把持にふさわしい位置である。一方で、図13Cにおいて、複数のパッケージが上に重なっており、裏面の端部のみが露出している菓子のパッケージ294の点線で囲った領域Ar6はセグメントの面積が小さいので吸着把持にふさわしくない位置である。
In step S<b>203 , the suction-grip
セグメントの面積により吸着把持指標を把持のしやすさ順にA,B,Cに分類する方法を具体的に説明する。
セグメントの面積をsize、セグメントの面積による指標の閾値パラメータをths
(A)、ths
(B)とする。
このとき、以下の式に従って、セグメントの面積により、吸着把持指標をA,B,Cに分類する。
[数4]
なお、Ks
(A),Ks
(B)は定数であり、ユーザではなく、開発者又は評価者が予め実験的に決定する。この例では、Ks
(A)=6.0、Ks
(B)=3.0とする。A specific description will be given of a method of classifying the suction grip index into A, B, and C in order of ease of gripping according to the area of the segment.
Let size be the area of the segment, and th s (A) and th s (B) be the threshold parameters of the index based on the area of the segment.
At this time, the suction grip index is classified into A, B, and C according to the area of the segment according to the following formula.
[Number 4]
Note that K s (A) and K s (B) are constants, which are experimentally determined in advance by the developer or evaluator, not by the user. In this example, K s (A) =6.0 and K s (B) =3.0.
上述の方法に従った分類例を、図14A、図14B、図14Cに示す。図14Aに示すセグメントSg23Aは、セグメントの面積が閾値パラメータths (A)より大きいので、Aに分類される。図14Bに示すセグメントSg23はセグメントの面積が閾値パラメータths (B)より大きく、ths (A)以下であるため、Bに分類される。図14Cに示すセグメントSg23Cは、セグメントの面積が閾値パラメータths (B)以下であるため、Cに分類される。このように、閾値パラメータを用いて、セグメントの面積により吸着把持指標を把持のしやすさ順にA,B,Cに分類することができる。Examples of classification according to the method described above are shown in FIGS. 14A, 14B, and 14C. Segment Sg23A shown in FIG. 14A is classified as A because the area of the segment is greater than the threshold parameter th s (A) . The segment Sg23 shown in FIG. 14B is classified as B because the area of the segment is greater than the threshold parameter th s (B) and equal to or less than th s (A) . Segment Sg23C shown in FIG. 14C is classified as C because the area of the segment is equal to or less than the threshold parameter th s (B) . In this way, using the threshold parameter, the suction-grip index can be classified into A, B, and C in order of ease of gripping according to the area of the segment.
ステップS204では、ステップS201~S203で説明した複数の吸着把持指標を総合することにより吸着把持尤度を算出する。ここでは、3つの吸着把持指標を総合することにより吸着把持尤度を算出しているが、吸着把持指標の数はこれに限られない。また、上述した吸着把持指標の計算方法は上述の方法に限られるものではない。
図15に、吸着把持尤度の算出例を示す。ここでは、吸着把持指標の分類結果に応じて、吸着把持尤度を把持しやすい方から把持しにくい方へと順に、A、B1~B3、C1~C3の7段階に分類している。In step S204, the suction-grip likelihood is calculated by integrating the plurality of suction-grip indices described in steps S201 to S203. Here, the suction-gripping likelihood is calculated by integrating the three suction-gripping indices, but the number of suction-gripping indices is not limited to this. Further, the method for calculating the suction-grip index described above is not limited to the method described above.
FIG. 15 shows a calculation example of the suction-holding likelihood. Here, according to the classification result of the suction-grasping index, the suction-grasping likelihood is classified into seven stages of A, B1 to B3, and C1 to C3 in order from easier to grasp to harder to grasp.
すなわち、吸着把持指標のAの数が3(B及びCの数は0)という条件を満たす場合には、吸着把持尤度をAに分類する。例えば、セグメント重心までの距離、非平面領域からの距離、セグメント面積のいずれもがAに分類される場合に吸着把持尤度がAと分類される。 That is, when the number of A in the suction-grip index satisfies the condition of 3 (the number of B and C is 0), the suction-grip likelihood is classified as A. For example, when all of the distance to the segment center of gravity, the distance from the non-flat region, and the segment area are classified as A, the suction-grip likelihood is classified as A.
吸着把持指標のAの数が2、Bの数が1(Cの数は0)という条件を満たす場合には、吸着把持尤度をB1に分類する。例えば、セグメント重心までの距離及び非平面領域からの距離がともにAに分類され、セグメント面積がBに分類される場合に、吸着把持尤度がB1に分類される。吸着把持指標のAの数が1、Bの数が2(Cの数は0)という条件を満たす場合には、吸着把持尤度をB2に分類する。例えば、セグメント重心までの距離がA、非平面領域までの距離及びセグメント面積がBの場合に、吸着把持尤度がB2に分類される。吸着把持指標のBの数が3(A及びCの数は0)という条件を満たす場合には、吸着把持尤度をB3に分類する。例えば、セグメント重心までの距離、非平面領域からの距離、セグメント面積のいずれもがBに分類される場合に吸着把持尤度がB3に分類される。 When the suction-grip index satisfies the condition that the number of A is 2 and the number of B is 1 (the number of C is 0), the suction-grip likelihood is classified as B1. For example, when both the distance to the segment center of gravity and the distance from the non-flat area are classified as A, and the segment area is classified as B, the suction-grip likelihood is classified as B1. If the suction-grip index satisfies the condition that the number of A's is 1 and the number of B's is 2 (the number of C's is 0), the suction-grip likelihood is classified as B2. For example, when the distance to the segment center of gravity is A, and the distance to the non-planar region and the segment area are B, the suction gripping likelihood is classified as B2. When the condition that the number of B in the suction-grip index is 3 (the number of A and C is 0) is satisfied, the suction-grip likelihood is classified as B3. For example, when all of the distance to the segment center of gravity, the distance from the non-flat region, and the segment area are classified as B, the suction-grip likelihood is classified as B3.
吸着把持指標のCの数が1(A又はBの数が2)という条件を満たす場合には、吸着把持尤度をC1に分類する。例えば、セグメント重心までの距離がB、非平面領域までの距離がA、セグメント面積がCの場合に、吸着把持尤度がC1に分類される。吸着把持指標のCの数が2(A又はBの数が1)の条件を満たす場合には、吸着把持尤度をC2に分類する。例えば、セグメント重心までの距離がA、非平面領域までの距離及びセグメント面積がともにCの場合に、吸着把持尤度がC2に分類される。吸着把持指標のCの数が3(A及びBの数は0)という条件を満たす場合には、吸着把持尤度をC3に分類する。例えば、セグメント重心までの距離、非平面領域からの距離、セグメント面積のいずれもがCに分類される場合に吸着把持尤度がC3に分類される。 When the condition that the number of Cs in the suction-grip index is 1 (the number of A or B is 2) is satisfied, the suction-grip likelihood is classified as C1. For example, when the distance to the segment center of gravity is B, the distance to the non-flat area is A, and the segment area is C, the suction gripping likelihood is classified as C1. When the number of Cs in the suction-grip index satisfies the condition of 2 (the number of A or B is 1), the suction-grip likelihood is classified as C2. For example, when the distance to the segment center of gravity is A, and both the distance to the non-planar region and the segment area are C, the suction-grip likelihood is classified as C2. When the condition that the number of C in the suction-grip index is 3 (the number of A and B is 0) is satisfied, the suction-grip likelihood is classified as C3. For example, when all of the distance to the segment center of gravity, the distance from the non-flat area, and the segment area are classified as C, the suction-grip likelihood is classified as C3.
図3のフローチャートに戻って、把持位置認識処理の説明を続ける。
ステップS106において、吸着把持尤度算出部213は、ステップS105で算出された吸着把持尤度に基づいて、セグメント内の各画素を吸着把持尤度により並べ替える。セグメント内の各画素の吸着把持尤度による並べ替えは、吸着把持尤度算出部213において算出された吸着把持尤度に基づいて、把持位置姿勢算出部214が行ってもよい。Returning to the flowchart of FIG. 3, the description of the gripping position recognition processing is continued.
In step S106, the suction-grip
次に、セグメント内の各画素に対して、吸着把持尤度の高い画素から順に、ステップS108及びS109の処理を繰り返す(ステップS107、ステップS112)。 Next, the processing of steps S108 and S109 is repeated for each pixel in the segment, starting from the pixel with the highest suction-holding likelihood (steps S107 and S112).
ステップS108において、把持位置姿勢算出部214が、各画素に対する吸着ハンド27の把持位置姿勢を算出する。図16に模式的に示すように、吸着パッド261の把持位置座標(x,y)と対象物体29とカメラ〈センサユニット〉20の距離zから、並進ベクトルを得ることができ、把持位置座標(x,y)における法線ベクトルNvのx方向及びy方向の角度から回転行列を算出することができる。これらの並進ベクトルと回転行列によって、吸着把持位置における吸着ハンド27の位置姿勢を算出する。そして、対象物体29の吸着把持位置における法線ベクトルNvの角度を用いることによって、対象物体29の面に対して垂直な方向に沿った吸着ハンド27のアプローチ角度を算出する。
In step S108, the gripping position/
ステップS109において、ステップS108で算出した吸着ハンド27の把持位置姿勢が、障害物や3次元点群と干渉しないかを判定する。干渉判定は公知の方法を採用することができるので詳細な説明を省略する。
In step S109, it is determined whether or not the grasping position and orientation of the
ステップS109において、干渉がないと判定された場合には、ステップS111に進み、不揮発性記憶装置の所定領域にセグメント内の代表把持位置として把持位置姿勢が登録される。
ステップS109において、干渉があると判定された場合には、次に吸着把持尤度の高い画素について、ステップS108及びステップS109の処理を行う(ステップS107、ステップS110)。If it is determined in step S109 that there is no interference, the process advances to step S111 to register the gripping position/orientation as a representative gripping position within the segment in a predetermined area of the nonvolatile storage device.
If it is determined in step S109 that there is interference, the processing of steps S108 and S109 is performed for the next pixel with the highest suction-holding likelihood (steps S107 and S110).
ステップS111において、処理対象となっているセグメント内の画素について、ステップS108及びステップS109の処理が完了し、代表把持位置が登録される。 In step S111, the processing of steps S108 and S109 is completed for the pixels in the segment to be processed, and the representative grip position is registered.
ステップS103において抽出されたセグメントに対して、ステップS104~ステップS112までの処理が完了したら、ステップS113に進む。 When the processing from step S104 to step S112 is completed for the segment extracted in step S103, the process proceeds to step S113.
ステップS113において、把持優先順位設定部215が登録された把持位置の把持優先順位を算出する。すなわち、各セグメントから把持位置候補を検出し、それらの把持位置候補の中で優先順位を算出する。ここでは、例えば、図17A及び図17Bに模式的に示すように、センサユニットから対象物体29のセグメントまでの距離値Zなどの指標を用いて、センサユニットからセグメントまでの距離値が小さいもの(図17A)ほど優先順位を高く、センサユニットからセグメントまでの距離値が大きいもの(図17B)ほど優先順位を低くする。図18に示すように、図5に示す菓子のパッケージ29がトレイにばら積みされた例については、把持位置候補P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8の順で優先順位が低くなるとして、各把持位置候補の優先順位が算出される。
把持位置の優先順位づけの方法は、これに限られない。例えば、非平面領域からの距離、セグメント重心からの距離、吸着把持位置の法線のばらつき、セグメントの面積、吸着ハンドの対象物体に対するアプローチ角度等によって優先順位づけをしてもよい。In step S113, the gripping
The method of prioritizing gripping positions is not limited to this. For example, the priority may be given according to the distance from the non-flat area, the distance from the center of gravity of the segment, the variation in the normal to the suction gripping position, the area of the segment, the approach angle of the suction hand to the target object, and the like.
把持優先順位設定部215において算出された把持位置の把持優先順位に関する情報は、把持位置姿勢の情報ともにPLC25に出力され、これに従ってロボットハンド27及び吸着パッド26が制御され、対象物体29の吸着把持が行われる。
The information on the gripping priority of the gripping positions calculated by the gripping
(本実施形態の利点)
以上述べた構成及び処理では、使用する吸着パッドの直径をユーザが指定することにより、吸着パッドの直径から吸着把持のしやすさを示す吸着把持尤度算出における閾値パラメータを自動的に計算する。これにより、ユーザによるパラメータ調整の負担を軽減することができる。
(Advantages of this embodiment)
In the configuration and processing described above, when the user designates the diameter of the suction pad to be used, the threshold parameter in suction-holding likelihood calculation, which indicates the ease of suction-holding, is automatically calculated from the diameter of the suction pad. As a result, the burden of parameter adjustment on the user can be reduced .
(変形例)
上述の実施形態では、吸着把持指標が把持のしやすさを離散的にA,B,Cの3段階に分類していたが、吸着把持指標の算出方法はこれに限られず、連続的に変化する関数によって定義してもよい。例えば、各吸着把持指標を以下のような連続関数で定義することもできる。ここでも、パッド直径をD[pixel]、パッド半径をR[pixel]とする。
セグメント重心までの距離をdistc、設計者又は評価者が予め実験的に決定する定数をKc(今回の例では、Kc=3.0とする)とする。
このとき、セグメントの重心までの距離による吸着把持指標fc(distc)は、以下の式により算出する。
[数5]
(Modification)
In the above-described embodiment, the suction-grip index discretely classifies the easiness of grasping into three stages of A, B, and C, but the calculation method of the suction-grip index is not limited to this, and continuously changes. may be defined by a function that For example, each suction-grip index can be defined as a continuous function as follows. Also here, the pad diameter is D [pixel], and the pad radius is R [pixel].
Let distc be the distance to the segment center of gravity, and let Kc be a constant determined experimentally in advance by the designer or evaluator (in this example, Kc = 3.0).
At this time, the suction gripping index f c (dist c ) based on the distance to the center of gravity of the segment is calculated by the following formula.
[Number 5]
非平面領域からの距離をdistp、設計者又は評価者が予め実験的に決定する定数をKp(今回の例では、Kp=6.0とする)。
このとき、非平面領域からの距離による吸着把持指標fp(distp)は、以下の式により算出する。
[数6]
Let dist p be the distance from the non-flat area, and K p be a constant experimentally determined in advance by the designer or evaluator (in this example, K p =6.0).
At this time, the suction-grip index f p (dist p ) based on the distance from the non-flat area is calculated by the following formula.
[Number 6]
セグメントの面積をsizeとし、設計者又は評価者が予め実験的に決定する定数をKs
(α)、Ks
(β)(今回の例では、Ks
(α)=1.05、Ks
(β)=3.0とする)。
このとき、セグメント面積による吸着把持指標fs(size)は、以下の式により算出する。
[数7]
Let the area of the segment be size, and the constants determined experimentally in advance by the designer or evaluator are K s (α) and K s (β) (in this example, K s (α) = 1.05, K s (β) = 3.0).
At this time, the suction-grip index fs(size) based on the segment area is calculated by the following formula.
[Number 7]
上述した各吸着把持指標の関数はシグモイド関数をベースにしており、0.0~1.0の範囲の数値が出力されるため、吸着把持尤度gを以下の式により算出する。
[数8]
The suction-grip index function described above is based on a sigmoid function, and outputs a numerical value in the range of 0.0 to 1.0.
[Number 8]
吸着把持指標の関数は、上述のものに限られず、任意の関数で出力することができ、関数の出力値が0.0~1.0の範囲でない場合は、後処理で出力値の正規化等を適用して0.0~1.0の範囲に補正すればよい。
さらに、(nc,np,ns)によるn乗根で各吸着把持指標の影響度の抑制を行ってもよい。例えば、吸着把持尤度gを以下の式により算出するようにしてもよい。
[数9]
ここで、各n乗根の数値は、nc>0、np>0、ns>0で設定し、影響度を抑制したい指標にはnを大きな値に設定する。The function of the suction grip index is not limited to the one described above, and can be output as an arbitrary function. etc. may be applied to correct within the range of 0.0 to 1.0.
Furthermore, the degree of influence of each suction-grip index may be suppressed by the n-th root of ( nc , np , ns ). For example, the suction-holding likelihood g may be calculated by the following formula.
[Number 9]
Here, the numerical value of each n-th root is set such that nc > 0, n p > 0, and ns > 0, and n is set to a large value for an index whose degree of influence is desired to be suppressed.
また、上述の実施形態では、吸着パッドは、蛇腹タイプの円形の吸着パッド261について説明したが、吸着パッド261の種類や数はこれに限定されない。図19Aに示すように、スタンダードタイプの吸着パッド262でもよい。また、図19Bに示すように長円タイプの吸着パッド263でもよいし、図19Cに示すように複数パッドタイプの吸着パッド264でもよく、複数パッドタイプの吸着パッドの数も4つに限定されない。このよう長円タイプの吸着パッド263では、図20Aに示すように、吸着部2631の外接矩形Rt1の短辺の長さを吸着パッド263の直径φとみて、吸着把持尤度のパラメータを自動算出することができる。図20Bに示すように、複数パッドタイプの吸着部2641,2641,2641,2641を囲むように外接する外接矩形Rt2の短辺の長さを吸着パッド264の直径とみて、同様に吸着把持尤度のパラメータを自動算出することができる。
Further, in the above-described embodiment, the
上述の実施形態では、対象物体29の3DCADデータ等のモデルを用いない、いわゆるモデルレス把持位置認識について説明したが、対象物体29の3DCADデータ等のモデルの把持位置認識の場合にも、上述のパラメータ設定は適用することができる。
In the above-described embodiment, so-called modelless gripping position recognition that does not use a model such as 3D CAD data of the
なお、以下には本発明の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本発明の構成要件を図面の符号付きで記載しておく。
<発明1>
対象物体(29)を吸着把持する吸着ハンド(27)に設けられた吸着パッド(26)の大きさに基づいて、前記対象物体(29)に対する吸着把持位置を評価する指標である評価指標を評価するためのパラメータを設定するパラメータ設定部(211)と、
前記対象物体(29)を3次元計測して得られた3次元計測データに基づき、平面領域を抽出する平面領域抽出部(212)と、
抽出された前記平面領域に対する前記評価指標の評価結果に基づき、吸着把持のしやすさを示す吸着把持尤度を算出する吸着把持尤度算出部(213)と、
前記対象物体における前記吸着把持位置に対する前記吸着ハンドの位置姿勢を算出する吸着把持位置姿勢算出部(214)と、
前記吸着把持尤度と前記吸着ハンド(27)の把持位置姿勢に基づいて、前記吸着把持位置の優先順位を設定する把持優先順位設定部(215)と
を備えたことを特徴とする情報処理装置(21)。In order to allow comparison between the constituent elements of the present invention and the configurations of the embodiments, the constituent elements of the present invention will be described below with reference numerals in the drawings.
<Invention 1>
Evaluate an evaluation index for evaluating a suction gripping position of a target object (29) based on the size of a suction pad (26) provided on a suction hand (27) for suction gripping the target object (29). a parameter setting unit (211) for setting parameters for
a planar area extraction unit (212) for extracting a planar area based on three-dimensional measurement data obtained by three-dimensionally measuring the target object (29);
a suction-holding likelihood calculation unit (213) that calculates a suction-holding likelihood indicating ease of suction-holding based on the evaluation result of the evaluation index for the extracted planar region;
a suction gripping position/orientation calculation unit (214) that calculates the position/posture of the suction hand with respect to the suction gripping position on the target object;
An information processing apparatus comprising: a grasping priority order setting unit (215) for setting a priority order of the sucking and grasping positions based on the sucking and grasping likelihood and the grasping position/orientation of the sucking hand (27). (21).
21:情報処理装置
26:吸着パッド
27:吸着ハンド
211:パラメータ設定部
212:セグメント抽出部
213:吸着把持尤度算出部
214:吸着把持位置姿勢算出部
215:把持優先順位設定部
261,262,263,264:吸着パッド
21: Information processing device 26: Suction pad 27: Suction hand 211: Parameter setting unit 212: Segment extraction unit 213: Suction grip likelihood calculation unit 214: Suction grip position/orientation calculation unit 215: Grip
Claims (7)
前記対象物体を3次元計測して得られた3次元計測データに基づき、平面領域を抽出する平面領域抽出部と、
抽出された前記平面領域について、前記対象物体に対する吸着把持位置の評価指標である吸着把持指標を、前記閾値パラメータに基づいて分類し、複数の該吸着把持指標に対する分類結果に基づき、吸着把持のしやすさを示す吸着把持尤度を算出する吸着把持尤度算出部と、
算出された前記吸着把持尤度に関連して、前記対象物体における前記吸着把持位置に対する前記吸着ハンドの把持位置姿勢を算出する吸着把持位置姿勢算出部と、
複数の前記対象物体に対する前記把持位置姿勢の優先順位を設定する把持優先順位設定部と
を備えたことを特徴とする情報処理装置。 a parameter setting unit that sets a threshold parameter based on the size of a suction pad provided on a suction hand that suction-holds a target object;
a planar region extraction unit that extracts a planar region based on three-dimensional measurement data obtained by three-dimensionally measuring the target object;
For the extracted planar region, the suction-grip index, which is an evaluation index of the suction-gripping position with respect to the target object, is classified based on the threshold parameter, and based on the classification results for the plurality of suction-gripping indices, the suction-gripping is performed. a suction-holding-likelihood calculation unit that calculates a suction-holding-likelihood that indicates ease of
a suction gripping position/posture calculation unit that calculates a gripping position/posture of the suction hand with respect to the suction gripping position on the target object in relation to the calculated suction gripping likelihood ;
An information processing apparatus, comprising: a gripping priority order setting unit that sets a priority order of the gripping positions and orientations for a plurality of the target objects .
れか1項に記載の情報処理装置。 6. The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the evaluation index includes an area of the planar region.
複数の前記対象物体を含むシーンを3次元計測して得られた3次元計測データに基づき、平面領域を抽出するステップと、
抽出された前記平面領域について、前記対象物体に対する吸着把持位置の評価指標である吸着把持指標を、前記閾値パラメータに基づいて分類し、複数の該吸着把持指標に対する分類結果に基づき、吸着把持のしやすさを示す吸着把持尤度を算出するステップと、
算出された前記吸着把持尤度に関連して、前記対象物体における前記吸着把持位置に対する前記吸着ハンドの把持位置姿勢を算出するステップと、
複数の前記対象物体に対する前記把持位置姿勢の優先順位を設定するステップと、
を含む情報処理方法。 setting a threshold parameter based on the size of a suction pad provided on a suction hand that suction-holds a target object;
a step of extracting a planar region based on three-dimensional measurement data obtained by three-dimensionally measuring a scene including a plurality of target objects;
For the extracted planar region, the suction-grip index, which is an evaluation index of the suction-gripping position with respect to the target object, is classified based on the threshold parameter, and based on the classification results for the plurality of suction-gripping indices, the suction-gripping is performed. a step of calculating an adsorption-grip likelihood indicating ease of
calculating a gripping position and orientation of the suction hand with respect to the suction gripping position on the target object in relation to the calculated suction- gripping likelihood;
setting a priority order of the gripping positions and orientations for the plurality of target objects ;
Information processing method including.
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