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JP7728926B2 - system - Google Patents
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JP7728926B2 - system - Google Patents

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特許法第30条第2項適用 2021 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA) 2021/5/2に公開 https://ras.papercept.net/conferences/conferences/ICRA21/program/ICRA21_ContentListWeb_1.html#tuat20_02Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act applies. 2021 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) Published on May 2, 2021 https://ras.papercept.net/conferences/conferences/ICRA21/program/ICRA21_ContentListWeb_1.html#tuat20_02

本発明の実施形態は、システムに関する。 SUMMARY OF THE INVENTION An embodiment of the present invention relates to a system .

従来、弁当などの食品工場では、指定された目標量の食品を食品トレイから把持して、弁当箱に詰めることが行われている。このとき、詰められる食品の種類は多く、また取り扱う食品の種類が頻繁に変わる。このような背景から、大部分の食品に関しては専用機械を作ることが難しく、人手で詰め込み作業が行われている Traditionally, food factories that produce bento boxes and other items have required workers to grab a specified target amount of food from a food tray and pack it into a bento box. However, there are many different types of food that can be packed, and the types of food handled change frequently. For these reasons, it is difficult to create specialized machinery for most foods, and the work is carried out manually.

詰められる食品は、把持と食品の大きさとの観点から、3個、10個などと個数で管理する食品と、60g、100gなどと重さで管理する細片状の食品または粒状の食品とに分類される。細片状の食品または粒状の食品は、例えば、粒状であるために不定形であることから扱いが難しい。細片状の食品または粒状の食品を把持する把持装置は、食品の種別に応じた専用の器具を用いて定量で把持することがある。このとき、様々な食品や異なる把持量に対応するためには、設計変更などの多大な労力が必要となる。 From the perspective of gripping ability and food size, packed foods are classified into foods that are managed by number (3 pieces, 10 pieces, etc.), and small pieces or granular foods that are managed by weight (60g, 100g, etc.). Small pieces or granular foods are difficult to handle, for example, due to their granular shape and irregular shape. Gripping devices for gripping small pieces or granular foods sometimes use specialized tools tailored to the type of food to grip a fixed amount. In this case, a great deal of effort, such as design changes, is required to accommodate a variety of foods and different gripping amounts.

特開2018-151843号公報JP 2018-151843 A

発明が解決しようとする課題は、把持対象に関する所望の把持量を推定または把持することにある。 The problem that this invention aims to solve is to estimate or grasp the desired amount of grasping of an object to be grasped.

実施形態に係るシステムは、互いに対向して水平面内の所定の方向に開閉可能に根元部により支持された第1の部材と第2の部材とを有する食品把持用の平行グリッパと、前記平行グリッパを備える把持装置と、前記平行グリッパを食品に鉛直方向上側から差し込んで前記食品の一部を掴み取り、当該掴み取られた食品を目的位置で解放するよう、前記把持装置の動作を制御する制御手段と、を備える。前記平行グリッパは、前記第1の部材と前記第2の部材とは、前記平行グリッパの閉状態において前記食品が内包される空間を形成する面形状を有し、前記第1の部材と前記第2の部材とは、前記閉状態において互いに対向し、かつ前記根元部に対して前記鉛直方向下側に位置する先端部を有し、前記先端部は、直線状の縁で形成され、前記第1の部材において前記所定の方向と交わる第1の面形状は、前記根元部から前記先端部に向かって、前記鉛直方向に対して前記第2の部材の側に傾斜し、前記第2の部材において前記所定の方向と交わる第2の面形状は、前記根元部から前記先端部に向かって、前記鉛直方向に対して前記第1の部材の側に傾斜し、前記第1の面形状と前記第2の面形状とは、前記平行グリッパの開閉に応じて前記所定の方向に移動する、前記平行グリッパである。 The system according to the embodiment comprises a parallel gripper for gripping food having a first member and a second member opposed to each other and supported by a base portion so as to be able to open and close in a predetermined direction in a horizontal plane, a gripping device equipped with the parallel gripper, and a control means for controlling the operation of the gripping device so as to insert the parallel gripper into the food from above in the vertical direction to grip a portion of the food and release the gripped food at a desired position. In the parallel gripper, the first member and the second member have surface shapes that form a space in which the food is contained when the parallel gripper is closed, the first member and the second member face each other in the closed state and have tip portions that are located vertically below the base portions, the tip portions are formed with straight edges, a first surface shape that intersects with the predetermined direction in the first member is inclined from the base portion to the tip portion toward the second member with respect to the vertical direction, and a second surface shape that intersects with the predetermined direction in the second member is inclined from the base portion to the tip portion toward the first member with respect to the vertical direction, and the first surface shape and the second surface shape move in the predetermined direction in response to the opening and closing of the parallel gripper.

図1は、実施形態に係る把持推定装置を有する把持推定システムの構成の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of the configuration of a grip estimation system including a grip estimation device according to an embodiment. 図2は、実施形態に係り、把持装置の外観の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the appearance of the gripping device according to the embodiment. 図3は、実施形態に係る開状態の平行グリッパの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the parallel gripper in an open state according to an embodiment. 図4は、実施形態に係る開状態の平行グリッパの正面図である。FIG. 4 is a front view of the parallel gripper in the open state according to the embodiment. 図5は、実施形態に係る閉状態の平行グリッパの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of the parallel gripper in a closed state according to an embodiment. 図6は、実施形態に係る閉状態の平行グリッパの正面図である。FIG. 6 is a front view of the parallel gripper in the closed state according to the embodiment. 図7は、実施形態に係る平行グリッパに関し、異なる方向から見た斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a parallel gripper according to an embodiment, seen from a different direction. 図8は、実施形態に係り、把持処理の手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a procedure for a gripping process according to the embodiment. 図9は、実施形態に係る観測データの一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of observation data according to the embodiment. 図10は、実施形態に係り、目標量が60gである場合において、トレイの撮影範囲の一部の領域における推定量と不確実性との一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of the estimated amount and uncertainty in a partial region of the photographing range of the tray when the target amount is 60 g according to the embodiment. 図11は、実施形態に係る推定モデル生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a procedure for an estimation model generation process according to the embodiment. 図12は、実施形態に係る評価モデル生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a procedure for an evaluation model generation process according to the embodiment. 図13は、実施形態に係り、RNDモデルとして実行される不確実性評価モデルの概要の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an outline of an uncertainty assessment model executed as an RND model according to an embodiment. 図14は、実施形態に係るモデル生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a procedure for a model generation process according to the embodiment. 図15は、実施形態に係る把持量不確実性推定モデルの概要の一例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating an example of an outline of a gripping amount uncertainty estimation model according to the embodiment. 図16は、実施形態に係り、アンサンブルモデルにより実現される把持量不確実性推定モデルの概要の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an example of an outline of a grip amount uncertainty estimation model realized by an ensemble model according to the embodiment. 図17は、実施形態における各装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。FIG. 17 is a block diagram illustrating an example of the hardware configuration of each device in the embodiment.

以下、図面を参照しながら、実施形態に係る把持推定装置、モデル生成方法、モデル学習装置、及びグリッパについて説明する。なお、以下に記載する実施形態の構成は、あくまで一例であって、以下の記載内容に限られるものではない。また、当該構成によってもたらされる作用及び効果も、あくまで一例であって、以下の記載内容に限られるものではない。 The grip estimation device, model generation method, model learning device, and gripper according to the embodiments will be described below with reference to the drawings. Note that the configuration of the embodiment described below is merely an example and is not limited to the contents described below. Furthermore, the actions and effects brought about by the configuration are merely an example and are not limited to the contents described below.

図1は、把持推定装置17を有する把持推定システム1の構成の一例を示すブロック図である。図1に示すように、把持推定システム1は、把持装置11と、観測装置13と、計量装置15と、把持推定装置17とを有する。図2は、把持装置11の外観の一例を示す図である。 Figure 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a gripping estimation system 1 having a gripping estimation device 17. As shown in Figure 1, the gripping estimation system 1 has a gripping device 11, an observation device 13, a weighing device 15, and a gripping estimation device 17. Figure 2 is a diagram showing an example of the appearance of the gripping device 11.

把持装置11は、把持対象133を把持するエンドエフェクタ(end-effector)111と、複数のリンク113、複数のリンクのうち2つのリンクの間に設けられた関節115、および、関節115およびエンドエフェクタ111などをそれぞれ駆動する複数の駆動装置(モータなど)を備える。エンドエフェクタ111は、例えば、開閉するグリッパにより実現される。開閉グリッパ111は、例えば、食品が内包される空間を閉状態において形成する複数の面形状を有する。換言すれば、把持装置11は、閉状態において把持対象133を保持可能な空間を複数の面形状で形成する食品把持用の開閉グリッパ111を有する。なお、面形状は、剛性を有する非変形部材によって構成されてもよいし、弾性体などの変形部材により構成されてもよい。以下、説明を具体的にするために、エンドエフェクタ111を実現するグリッパは、平行グリッパ111であるものとして説明するが、1つ以上の回転軸を有して部材の回転運動によって開閉するグリッパであってもよい。複数のリンク113と複数の関節115とにより、把持装置11は、複数の自由度を有する。 The gripping device 11 includes an end effector 111 that grips the object to be gripped 133, multiple links 113, joints 115 provided between two of the multiple links, and multiple drive devices (motors, etc.) that drive the joints 115 and the end effector 111, respectively. The end effector 111 is realized, for example, by an opening and closing gripper. The opening and closing gripper 111 has, for example, multiple surface shapes that form a space in which food is contained in the closed state. In other words, the gripping device 11 has an opening and closing gripper 111 for gripping food that, in the closed state, forms a space capable of holding the object to be gripped 133 with multiple surface shapes. The surface shapes may be formed of a rigid, non-deformable material, or a deformable material such as an elastic body. For the sake of concreteness, the gripper that realizes the end effector 111 will be described below as a parallel gripper 111, but it may also be a gripper that has one or more rotation axes and opens and closes through the rotational movement of a member. The multiple links 113 and multiple joints 115 give the gripping device 11 multiple degrees of freedom.

図3乃至図7は、平行グリッパ111の一例を示す図である。図3は、開状態の平行グリッパ111の斜視図を示している。図4は、開状態の平行グリッパ111の正面図を示している。また、図5は、閉状態の平行グリッパ111の斜視図を示している。図6は、閉状態の平行グリッパ111の正面図を示している。図3乃至図6における点線で示すように、例えば、平行グリッパ111の根元部分121には、力覚センサが設置されてもよい。このとき、力覚センサは、平行グリッパ111により把持された把持対象133の重さを検知する。力覚センサは、把持対象133の重さを、把持推定装置17に出力する。図7は、平行グリッパ111に関し、異なる方向から見た斜視図を示している。図7に示すように、平行グリッパ111は、複数の面形状123で形成される。これにより、図5および図6で示すように、閉状態の平行グリッパ111により、食品が内包される空間125が形成される。 Figures 3 to 7 are diagrams showing an example of a parallel gripper 111. Figure 3 shows a perspective view of the parallel gripper 111 in an open state. Figure 4 shows a front view of the parallel gripper 111 in an open state. Figure 5 shows a perspective view of the parallel gripper 111 in a closed state. Figure 6 shows a front view of the parallel gripper 111 in a closed state. As shown by dotted lines in Figures 3 to 6, a force sensor may be installed, for example, at the base portion 121 of the parallel gripper 111. In this case, the force sensor detects the weight of the object 133 gripped by the parallel gripper 111. The force sensor outputs the weight of the object 133 to the gripping estimation device 17. Figure 7 shows a perspective view of the parallel gripper 111 from a different direction. As shown in Figure 7, the parallel gripper 111 is formed of multiple surface shapes 123. As a result, as shown in Figures 5 and 6, the parallel grippers 111 in the closed state form a space 125 in which the food is contained.

観測装置13は、例えば、各種カメラにより実現される。当該カメラは、例えば、RGB(Red、Green、Blue)カメラにより実現される。RGBカメラは、トレイ131に配置された複数の把持対象133を撮影する光学カメラである。このとき、観測データは、RGB画像に相当する。なお、RGBカメラの代わりに、単色(Monochrome:モノクロ)カメラが用いられてもよい。また、観測装置13は、上記観測データとは異なる種類の観測データを取得してもよい。このとき、観測装置13は、3次元計測カメラ(以下、D(Depth)カメラと呼ぶ)により実現される。また、観測装置13は、RGBカメラとDカメラ(以下、RGB-Dカメラと呼ぶ)とにより実現されてもよい。以下、説明を具体的にするために、観測装置13は、RGB-Dカメラにより実現されるものとする。RGB-Dカメラによる撮影範囲は、把持対象133が配置されたトレイ131の全域が含まれる範囲である。 The observation device 13 is realized, for example, by various cameras. For example, the camera is realized by an RGB (Red, Green, Blue) camera. The RGB camera is an optical camera that captures images of multiple objects 133 to be grasped placed on the tray 131. In this case, the observation data corresponds to an RGB image. Note that a monochrome camera may be used instead of an RGB camera. Furthermore, the observation device 13 may acquire a type of observation data different from the above observation data. In this case, the observation device 13 is realized by a three-dimensional measurement camera (hereinafter referred to as a D (Depth) camera). Furthermore, the observation device 13 may be realized by an RGB camera and a D camera (hereinafter referred to as an RGB-D camera). For concrete explanation, the observation device 13 is assumed to be realized by an RGB-D camera. The capture range of the RGB-D camera is a range that includes the entire area of the tray 131 on which the objects 133 to be grasped are placed.

計量装置15は、例えば、トレイ131の下面に配置される。計量装置15は、例えば、トレイ131とトレイ131に配置された把持対象133との合計の重さを計測するスケールに相当する。計量装置15は、トレイ131の計量に伴う計量データを、把持推定装置17に出力する。計量装置15からの出力の計測データは、例えば、後述の把持量推定モデルおよび不確実性評価モデルの生成(学習)において用いられる。このため、把持量推定モデルおよび不確実性評価モデルの生成が完了すれば、計量装置15は、把持推定システム1を用いずともよい。また、平行グリッパ111に力覚センサが設けられている場合、計量装置15をトレイ131の下面に配置せずともよい。 The weighing device 15 is, for example, placed on the underside of the tray 131. The weighing device 15 corresponds to, for example, a scale that measures the total weight of the tray 131 and the grasped object 133 placed on the tray 131. The weighing device 15 outputs measurement data associated with weighing the tray 131 to the grasp estimation device 17. The measurement data output from the weighing device 15 is used, for example, in generating (learning) a grasp amount estimation model and an uncertainty assessment model described below. Therefore, once the generation of the grasp amount estimation model and the uncertainty assessment model is complete, the weighing device 15 does not need to use the grasp estimation system 1. Furthermore, if a force sensor is provided on the parallel gripper 111, the weighing device 15 does not need to be placed on the underside of the tray 131.

把持推定装置17は、コントローラ171を有する。図1に示すように、コントローラ171は、取得部173と、推定部175と、評価部177と、選択部179と、制御部181とを有する。 The grip estimation device 17 has a controller 171. As shown in FIG. 1, the controller 171 has an acquisition unit 173, an estimation unit 175, an evaluation unit 177, a selection unit 179, and a control unit 181.

取得部173は、把持対象133の観測データを取得する。観測データは、上述のように、把持対象133の画像データを含む。また、観測データは、観測データの取得位置から把持対象133の表面までの距離データを含む。すなわち、距離データは、観測データの取得位置であるDカメラの設置位置から把持対象133の表面までの距離を示すデータである。把持対象133は、例えば、コーヒー豆などの各種豆や米などの粒状の食品である。なお、取得部173は、観測データとは異なる種類の観測データを取得してもよい。具体的には、取得部173は、RGB画像およびD画像を取得する。より詳細には、取得部173は、把持対象133の分布領域における複数の部分領域各々において観測データを取得する。把持対象133の分布領域は、例えば、トレイ131において把持対象を配置可能な領域に相当する。複数の部分領域各々は、所定サイズの領域であって、RGB画像およびD画像からクロップ(Crop)された領域(切り取られた領域:パッチ)に相当する。部分領域のことを把持点と呼ぶことがある。なお、後述の各モデルを生成する場合において、取得部173は、計量データを計量装置15から取得、またはエンドエフェクタ111により把持された把持対象133の重さを力覚センサから取得する。 The acquisition unit 173 acquires observation data of the object to be grasped 133. As described above, the observation data includes image data of the object to be grasped 133. The observation data also includes distance data from the acquisition position of the observation data to the surface of the object to be grasped 133. In other words, the distance data is data indicating the distance from the installation position of the D camera, which is the acquisition position of the observation data, to the surface of the object to be grasped 133. The object to be grasped 133 is, for example, various beans such as coffee beans or granular food such as rice. Note that the acquisition unit 173 may acquire a type of observation data different from the observation data. Specifically, the acquisition unit 173 acquires an RGB image and a D image. More specifically, the acquisition unit 173 acquires observation data for each of multiple partial regions in the distribution region of the object to be grasped 133. The distribution region of the object to be grasped 133 corresponds, for example, to the region in the tray 131 where the object to be grasped can be placed. Each of the multiple partial regions is an area of a predetermined size, and corresponds to an area (cut area: patch) cropped from the RGB image and the D image. The partial regions are sometimes called gripping points. When generating each model described below, the acquisition unit 173 acquires measurement data from the weighing device 15, or acquires the weight of the gripping object 133 gripped by the end effector 111 from a force sensor.

推定部175は、観測データに基づいて、把持装置11により把持対象133が把持される把持量を推定する。推定された把持量のことを推定量と呼ぶ。具体的には、推定部175は、観測データにおける上記複数の部分領域各々において把持量を推定する。推定部175は、例えば、把持対象133の観測データを入力として推定量を出力するように学習された学習済みの把持量推定モデルに、観測データを入力し、把持量を推定する。より詳細には、推定部175は、観測データにおける上記複数の部分領域各々を学習済みの把持量推定モデルに入力し、複数の部分領域各々における把持量を推定する。 The estimation unit 175 estimates the gripping amount of the gripping object 133 gripped by the gripping device 11 based on the observation data. The estimated gripping amount is called the estimated amount. Specifically, the estimation unit 175 estimates the gripping amount in each of the plurality of partial regions in the observation data. The estimation unit 175, for example, inputs the observation data into a trained gripping amount estimation model that has been trained to input the observation data of the gripping object 133 and output an estimated amount, and estimates the gripping amount. More specifically, the estimation unit 175 inputs each of the plurality of partial regions in the observation data into the trained gripping amount estimation model, and estimates the gripping amount in each of the plurality of partial regions.

把持量推定モデルは、例えば、把持装置11により把持された把持対象133の把持量の実測値を第1学習モデルの教師データとし、把持装置11による把持対象133の把持前の観測データを第1学習モデルへの入力データとして、第1学習モデルを学習することにより生成される。第1学習モデルに対する学習により把持量推定モデルを生成する手順については、後ほど説明する。 The grip amount estimation model is generated by training the first learning model using, for example, the actual measured value of the grip amount of the gripping object 133 gripped by the gripping device 11 as training data for the first learning model, and observation data of the gripping object 133 before being gripped by the gripping device 11 as input data for the first learning model. The procedure for generating the grip amount estimation model by training the first learning model will be described later.

評価部177は、観測データに基づいて、学習済みの把持量推定モデルにより推定された把持量だけが把持装置11により把持される不確実性を評価する。不確実性の指標(不確実性指標)は、例えば、推定された把持量だけを把持装置11が把持する不確実性を示す度合い(または割合)である不確実度であってよい。すなわち、不確実性指標は、実際の把持される量が推定量に近いか否かを評価するための指標である。なお、不確実性指標は、当該不確実度の代わりに、推定された把持量だけを把持装置11が把持する確かさを示す度合い(または割合)、すなわち推定された把持量を把持装置11が把持する信頼度であってもよい。 The evaluation unit 177 evaluates, based on the observation data, the uncertainty that the gripping device 11 will grasp only the grip amount estimated by the trained grip amount estimation model. The uncertainty index (uncertainty index) may be, for example, an uncertainty degree, which is a degree (or percentage) indicating the uncertainty that the gripping device 11 will grasp only the estimated grip amount. In other words, the uncertainty index is an index for evaluating whether the actual grip amount is close to the estimated amount. Note that, instead of the uncertainty degree, the uncertainty index may be a degree (or percentage) indicating the certainty that the gripping device 11 will grasp only the estimated grip amount, i.e., the reliability that the gripping device 11 will grasp the estimated grip amount.

以下、説明を簡略にするために、不確実性は、当該不確実性の度合い(不確実度)あるいは不確実性指標であると適宜読み替えてよい。また、評価部177は、観測データとは異なる種類の観測データに基づいて、推定量だけが把持装置11により把持される不確実性を評価してもよい。具体的には、評価部177は、複数の部分領域各々において、不確実性を、観測データに基づいて評価する。より詳細には、評価部177は、把持対象133の観測データを入力として不確実性指標を出力するように学習された学習済みの不確実性評価モデルに、観測データを入力し、不確実性を評価する。 To simplify the explanation below, uncertainty may be interpreted as the degree of uncertainty (degree of uncertainty) or an uncertainty index, as appropriate. Furthermore, the evaluation unit 177 may evaluate the uncertainty of only the estimated quantity being grasped by the grasping device 11 based on a type of observation data different from the observed data. Specifically, the evaluation unit 177 evaluates the uncertainty in each of a plurality of partial regions based on the observed data. More specifically, the evaluation unit 177 inputs the observed data into a trained uncertainty assessment model that has been trained to input the observed data of the grasp target 133 and output an uncertainty index, and evaluates the uncertainty.

不確実性評価モデルは、把持対象133の観測データを用いた自己教師あり学習によって生成される。この自己教師あり学習は、学習モデルに観測データを入力してこのモデルの内部パラメータ(例えばニューラルネットワークにおける重みやバイアス)に基づきデータを出力し、この観測データから教師データ(正解データ)を生成し、出力データと教師データとに基づいてモデルの内部パラメータを更新する。不確実性評価モデルを生成する手順については、後ほど説明する。 The uncertainty assessment model is generated by self-supervised learning using observation data of the grasped object 133. This self-supervised learning inputs the observation data into a learning model, outputs data based on the model's internal parameters (e.g., weights and biases in a neural network), generates training data (correct answer data) from the observation data, and updates the model's internal parameters based on the output data and training data. The procedure for generating an uncertainty assessment model will be explained later.

選択部179は、複数の部分領域各々について評価された不確実性に基づいて、複数の部分領域から、把持対象を把持装置11によって把持する領域を選択する。例えば、選択部179は、複数の部分領域各々に対応する推定量および不確実性と所定の条件とに基づいて、複数の部分領域から把持装置11により把持される位置(以下、把持位置と呼ぶ)を選択する。所定の条件とは、例えば、ユーザにより設定された目標となる把持量(以下、目標量と呼ぶ)に対する所定の重さの範囲(以下、所定範囲と呼ぶ)である。所定範囲とは、例えば、+0.5gから-0.5gの範囲である。所定の条件(例えば所定範囲)は、把持推定装置17におけるメモリに記憶される。この所定の条件には、所定の不確実性範囲(例えば不確実度0.1以下等)を含んでもよい。 The selection unit 179 selects from the plurality of partial regions an area where the object to be grasped is to be grasped by the grasping device 11, based on the uncertainty evaluated for each of the plurality of partial regions. For example, the selection unit 179 selects from the plurality of partial regions a position to be grasped by the grasping device 11 (hereinafter referred to as a grasping position) based on the estimated amount and uncertainty corresponding to each of the plurality of partial regions and predetermined conditions. The predetermined condition is, for example, a predetermined weight range (hereinafter referred to as a predetermined range) relative to a target grasping amount (hereinafter referred to as a target amount) set by the user. The predetermined range is, for example, a range from +0.5 g to -0.5 g. The predetermined condition (e.g., the predetermined range) is stored in the memory of the grasping estimation device 17. The predetermined condition may include a predetermined uncertainty range (e.g., an uncertainty of 0.1 or less).

具体的には、選択部179は、複数の部分領域に対応する複数の推定量から、目標量を基準として、所定範囲に含まれる複数の推定量を選択する。次いで、選択部179は、選択された複数の推定量に対応する複数の不確実性のうち、最も不確実度が小さい、すなわち不確実性が最も低い推定量を特定する。選択部179は、特定された不確実性が最も低い推定量に対する部分領域を、把持装置11に把持される把持位置として選択する。なお、不確実性指標として信頼度を用いる場合、選択部179は、選択された複数の推定量に対応する複数の信頼度のうち、最も信頼度が大きい、すなわち不確実性が最も低い推定量に対する部分領域を特定する。 Specifically, the selection unit 179 selects, from among the multiple estimated quantities corresponding to the multiple partial regions, multiple estimated quantities that fall within a predetermined range, using the target quantity as a reference. Next, the selection unit 179 identifies the estimated quantity with the smallest degree of uncertainty, i.e., the lowest uncertainty, from among the multiple uncertainties corresponding to the selected multiple estimated quantities. The selection unit 179 selects the partial region for the identified estimated quantity with the lowest uncertainty as the grasping position to be grasped by the grasping device 11. Note that when reliability is used as the uncertainty index, the selection unit 179 identifies, from among the multiple reliabilities corresponding to the selected multiple estimated quantities, the partial region for the estimated quantity with the highest degree of reliability, i.e., the lowest uncertainty.

なお、選択部179による把持位置の選択の方法は上記したものに限られず、選択部179は、目標量と、推定量と、その推定量の不確実性と、に基づいて、把持位置を選択すればよい。例えば、目標量と推定量との差分、および、不確実性のバランスを考慮して把持位置が選択されるようにしてもよく、選択部179は、目標量と推定量との差分が閾値以下であるが不確実性が閾値を超えるような部分領域と、目標量と推定量との差分が閾値を超えるが不確実性が閾値以下であるような部分領域とを比べた際に後者を選択してもよい。この場合、推定量が目標量を下回るときには、現在把持している把持対象を目的位置で解放した後、推定量と目標量との差分を新たな目標量とした2回目の把持を行えばよい。また、推定量が目標量を上回るときには、現在把持している把持対象の余剰量を落としてから目的位置で解放すればよい(後述)。このように、評価された把持不確実性を考慮した把持戦略のバリエーションを用意しても良い。 Note that the method for selecting a grasping position by the selection unit 179 is not limited to the above. The selection unit 179 may select a grasping position based on the target amount, the estimated amount, and the uncertainty of the estimated amount. For example, the selection unit 179 may select a grasping position taking into consideration the balance between the difference between the target amount and the estimated amount and the uncertainty. The selection unit 179 may compare a partial region where the difference between the target amount and the estimated amount is equal to or less than a threshold but the uncertainty exceeds the threshold with a partial region where the difference between the target amount and the estimated amount exceeds the threshold but the uncertainty is equal to or less than the threshold, and select the latter. In this case, when the estimated amount is less than the target amount, the currently grasped object may be released at the target position, and then a second grasping operation may be performed with the difference between the estimated amount and the target amount as the new target amount. Furthermore, when the estimated amount exceeds the target amount, the excess amount of the currently grasped object may be dropped and then released at the target position (described below). In this way, variations in grasping strategies may be prepared that take into account the evaluated grasping uncertainty.

制御部181は、把持装置11の動作(把持対象133の把持動作、移動動作、および解放動作)を制御する。具体的には、制御部181は、選択された把持位置で把持対象133を把持するように、把持装置11を制御する。これにより、把持装置11は、把持位置において把持対象133を把持する。制御部181は、把持された把持対象133を、予め設定された目的位置まで移動し、この目的位置で、把持対象133を解放するように、把持装置11を制御する。移動動作および解放動作の制御については、既知の制御が適宜利用であるため、説明は省略する。 The control unit 181 controls the operation of the gripping device 11 (the gripping operation, movement operation, and release operation of the gripping object 133). Specifically, the control unit 181 controls the gripping device 11 to grip the gripping object 133 at the selected gripping position. As a result, the gripping device 11 grips the gripping object 133 at the gripping position. The control unit 181 controls the gripping device 11 to move the gripped gripping object 133 to a predetermined target position and release the gripping object 133 at this target position. Known control is used appropriately to control the movement operation and release operation, so a description thereof will be omitted.

以上、把持推定システム1における構成について説明した。以下、把持推定システム1による把持動作に関する処理(以下、把持処理と呼ぶ)について説明する。図8は、把持処理の手順の一例を示すフローチャートである。 The configuration of the grip estimation system 1 has been described above. Below, we will explain the processing related to gripping movements (hereinafter referred to as grip processing) performed by the grip estimation system 1. Figure 8 is a flowchart showing an example of the grip processing procedure.

(把持処理)
(ステップS801)
取得部173は、把持対象133に関する所定サイズの複数の部分領域それぞれについて、観測データを、観測装置13から取得する。所定サイズは、平行グリッパ111による把持可能なサイズとして、把持推定装置17におけるメモリに予め記憶される。図9は、観測データの一例を示す図である。図9に示すように、取得部173は、例えば、複数の部分領域それぞれについて、トレイ131に配置された把持対象133である粒状の食品のRGB画像とD画像とを取得する。
(Gripping process)
(Step S801)
The acquisition unit 173 acquires observation data from the observation device 13 for each of a plurality of partial regions of a predetermined size related to the gripping target 133. The predetermined size is stored in advance in the memory of the gripping estimation device 17 as a size that can be gripped by the parallel gripper 111. FIG. 9 is a diagram showing an example of the observation data. As shown in FIG. 9, the acquisition unit 173 acquires, for example, an RGB image and a D image of the granular food item, which is the gripping target 133, placed on the tray 131, for each of the plurality of partial regions.

(ステップS802)
推定部175は、各部分領域について、観測データを把持量推定モデルに入力し、把持装置11で掴み取る把持対象133の把持量を推定する。これにより、推定部175は、複数の部分領域に対応する複数の推定量を出力する。
(Step S802)
The estimation unit 175 inputs the observation data for each partial region into the grip amount estimation model and estimates the grip amount of the gripping target 133 grasped by the gripping device 11. As a result, the estimation unit 175 outputs a plurality of estimated amounts corresponding to a plurality of partial regions.

(ステップS803)
評価部177は、各部分領域について、観測データを不確実性評価モデルに入力し、その不確実性評価モデルから不確実性指標を出力する。すなわち評価部177は、把持対象133が推定量だけ掴み取られる不確実性を評価する。これにより、評価部177は、各部分領域の推定量に対する不確実性を評価する。
(Step S803)
The evaluation unit 177 inputs the observation data for each partial region into an uncertainty assessment model and outputs an uncertainty index from the uncertainty assessment model. That is, the evaluation unit 177 evaluates the uncertainty of whether the grasp target 133 will be grasped by the estimated amount. In this way, the evaluation unit 177 evaluates the uncertainty of the estimated amount for each partial region.

(ステップS804)
選択部179は、目標量から所定範囲内(例えば±0.5g以内)の把持量が推定された領域を特定する。図10は、目標量が60gである場合において、トレイ131の撮影範囲の一部の領域における推定量と不確実性との一例を示す図である。図10における点線の丸印は、複数の推定量に対する領域を示している。また、図10における実線の四角は、選択部804により特定された複数の領域と、当該領域における不確実性とを示している。なお、目標量から所定範囲内の推定量を持つ領域が無ければ、制御部181はエラーを通知してもよいし、制御部181は把持装置111を制御してトレイ131に配置された把持対象133を把持装置111で均してから処理をステップS801に戻してもよい。
(Step S804)
The selection unit 179 identifies a region where the estimated gripping amount is within a predetermined range (e.g., ±0.5 g) from the target amount. FIG. 10 is a diagram showing an example of the estimated amount and uncertainty in a portion of the imaging range of the tray 131 when the target amount is 60 g. The dotted circles in FIG. 10 indicate regions for multiple estimated amounts. The solid squares in FIG. 10 indicate multiple regions identified by the selection unit 804 and the uncertainty in those regions. Note that if there is no region with an estimated amount within a predetermined range from the target amount, the control unit 181 may notify an error, or the control unit 181 may control the gripping device 111 to level the gripping target 133 placed on the tray 131 with the gripping device 111 before returning the process to step S801.

(ステップS805)
選択部179は、特定された領域のうち、不確実性が最も低い(すなわち、不確実度が最も低い、あるいは、信頼度が最も高い)領域を選択する。図10において、不確実性が最も低い領域MRは、不確実度が0.1の領域に対応する。なお、所定の条件に所定の不確実性範囲(例えば不確実度が0.1以下)が含まれている場合には、不確実度がこの不確実性範囲内である領域が選択される。もしこの不確実性範囲に含まれる不確実性を持つ領域が無ければ、制御部181は、出力装置を介してエラーを通知してもよいし、制御部181は把持装置111を制御してトレイ131に配置された把持対象133を把持装置111で均してから処理をステップS801に戻してもよい。
(Step S805)
The selection unit 179 selects the region with the lowest uncertainty (i.e., the lowest uncertainty or the highest reliability) from the identified regions. In FIG. 10 , the region MR with the lowest uncertainty corresponds to a region with an uncertainty of 0.1. Note that if the predetermined condition includes a predetermined uncertainty range (e.g., an uncertainty of 0.1 or less), a region with an uncertainty within this uncertainty range is selected. If there is no region with uncertainty within this uncertainty range, the control unit 181 may notify an error via the output device, or the control unit 181 may control the gripping device 111 to level the gripping target 133 placed on the tray 131 with the gripping device 111 and then return the process to step S801.

(ステップS806)
制御部181は、選択された領域から把持対象133を掴み取るように、把持装置11を制御する。これにより、把持処理は終了する。
(Step S806)
The control unit 181 controls the gripping device 11 to grip the gripping target 133 from the selected region, thereby completing the gripping process.

以上で説明した実施形態に係る把持推定装置17によれば、例えば粒状の食品である把持対象133の観測データを取得し、取得された観測データに基づいて、把持装置11により把持対象133が把持される把持量を推定する。具体的には、把持推定装置17によれば、把持対象133の観測データを入力として把持量を推定するように学習された学習済みの把持量推定モデルに、取得された観測データを入力し、把持量を推定する。これにより、本把持推定装置17によれば、ユーザが所望する把持量を、観測データから推定することができる。 The grasping estimation device 17 according to the embodiment described above acquires observation data of the grasping object 133, which may be, for example, a granular food item, and estimates the grasping amount of the grasping object 133 grasped by the grasping device 11 based on the acquired observation data. Specifically, the grasping estimation device 17 inputs the acquired observation data into a trained grasping amount estimation model that has been trained to estimate the grasping amount using the observation data of the grasping object 133 as input, and estimates the grasping amount. In this way, the grasping estimation device 17 can estimate the grasping amount desired by the user from the observation data.

また、把持推定装置17は、観測データに基づいて、推定された把持量が把持装置11により把持される不確実性を評価する。また、把持推定装置17は、観測データとは異なる種類の観測データを取得し、取得された異なる種類の観測データに基づいて、推定された把持量が把持装置11により把持される不確実性を評価する。例えば、把持推定装置17によれば、把持対象133の観測データを入力として不確実性指標を出力するように学習された学習済みの不確実性評価モデルに、観測データを入力し、上記不確実性を評価する。また、把持推定装置17における観測データは、把持対象133の画像データまたは観測データの取得位置から把持対象133の表面までの距離データを含む。具体的には、実施形態に係る本把持推定装置17によれば、把持対象133の分布領域における複数の部分領域各々において観測データを取得し、複数の部分領域各々において上記把持量を推定し、複数の部分領域各々において上記不確実性を評価し、複数の部分領域各々に対応する上記把持量および上記不確実性と所定の条件とに基づいて、複数の部分領域から把持装置11により把持される領域を選択する。これらのことから、本把持推定装置17によれば、推定された把持量のうち不確実性の度合いが低い領域において、把持対象133に関する所望の把持量を把持することができる。 The grip estimation device 17 also evaluates the uncertainty of the estimated grip amount being grasped by the grip device 11 based on the observation data. The grip estimation device 17 also acquires a type of observation data different from the observation data, and evaluates the uncertainty of the estimated grip amount being grasped by the grip device 11 based on the acquired type of observation data. For example, the grip estimation device 17 inputs the observation data of the grip target 133 into a trained uncertainty assessment model that has been trained to output an uncertainty index using the input observation data, and evaluates the uncertainty. The observation data in the grip estimation device 17 includes image data of the grip target 133 or distance data from the acquisition position of the observation data to the surface of the grip target 133. Specifically, the grip estimation device 17 according to the embodiment acquires observation data for each of multiple partial regions in the distribution region of the grip target 133, estimates the grip amount for each of the multiple partial regions, evaluates the uncertainty for each of the multiple partial regions, and selects a region to be grasped by the grip device 11 from the multiple partial regions based on the grip amount and uncertainty corresponding to each of the multiple partial regions and predetermined conditions. For these reasons, the grip estimation device 17 can grasp the desired grip amount for the gripping object 133 in an area of the estimated grip amount where the degree of uncertainty is low.

また、本実施形態における把持推定装置17は、閉状態において把持対象133を保持可能な空間を複数の面形状123で形成する平行グリッパ111を有する。例えば、本実施形態に係る食品把持用の平行グリッパ111は、食品が内包される空間を閉状態において形成する複数の面形状123を有する。また、本実施形態に係る食品把持用の平行グリッパ111は、非変形部材によって構成され、例えば、平行グリッパで実現される。これらにより、本実施形態に係る食品把持用の平行グリッパ111によれば、様々な不定形で変形する食品を適切に把持することができる。このため、本平行グリッパ111によれば、専用の器具や定量を把持するエンドエフェクタは不要であって、設計変更などの多大な労力を削減することができる。 The gripping estimation device 17 in this embodiment also has a parallel gripper 111 that, in a closed state, forms a space capable of holding the gripping object 133 using multiple surface shapes 123. For example, the parallel gripper 111 for gripping food according to this embodiment has multiple surface shapes 123 that form a space in which the food is contained when closed. The parallel gripper 111 for gripping food according to this embodiment is also made of a non-deformable member, and is realized, for example, by a parallel gripper. As a result, the parallel gripper 111 for gripping food according to this embodiment can appropriately grip a variety of irregularly shaped and deforming foods. Therefore, the parallel gripper 111 does not require dedicated tools or end effectors for gripping fixed amounts, which reduces the significant effort required for design changes, etc.

以上のことから、本実施形態における把持推定装置17および食品把持用の平行グリッパ111によれば、把持対象133に関する所望の把持量を推定または把持することができる。 From the above, the grip estimation device 17 and parallel gripper 111 for gripping food in this embodiment can estimate or grasp the desired grip amount for the gripping object 133.

以下、把持量推定モデルの生成過程と不確実性評価モデルの生成過程とについて説明する。把持量推定モデルの生成過程および不確実性評価モデルの生成過程は、それぞれ学習過程に相当する。このとき、図1に示す把持推定システム1または把持推定装置17は、モデル学習装置として機能する。まず、把持量推定モデルの生成過程について説明し、次いで、不確実性評価モデルの生成過程について位説明する。図11は、把持量推定モデルの生成処理(以下、推定モデル生成処理と呼ぶ)の手順の一例を示すフローチャートである。 The process for generating a grip amount estimation model and a process for generating an uncertainty assessment model are described below. The processes for generating a grip amount estimation model and a process for generating an uncertainty assessment model each correspond to a learning process. In this case, the grip estimation system 1 or grip estimation device 17 shown in FIG. 1 functions as a model learning device. First, the process for generating a grip amount estimation model is described, and then the process for generating an uncertainty assessment model is described. FIG. 11 is a flowchart showing an example of the steps in the process for generating a grip amount estimation model (hereinafter referred to as the estimation model generation process).

(推定モデル生成処理)
(ステップS111)
取得部173は、把持対象133に関する所定サイズの部分領域について、観測データを、観測装置13から取得する。取得部173は、部分領域の位置を、制御部181に出力する。また、取得部173は、部分領域の位置を、メモリに記憶する。
(Estimation model generation process)
(Step S111)
The acquisition unit 173 acquires observation data for a partial region of a predetermined size related to the grasp target 133 from the observation device 13. The acquisition unit 173 outputs the position of the partial region to the control unit 181. The acquisition unit 173 also stores the position of the partial region in memory.

(ステップS112)
推定部175は、部分領域に関する観測データを第1学習モデルに入力し、把持装置11で掴み取る把持対象133の把持量を、第1出力値として出力(推定)する。
(Step S112)
The estimation unit 175 inputs the observation data relating to the partial region into the first learning model, and outputs (estimates) the gripping amount of the gripping object 133 grasped by the gripping device 11 as a first output value.

(ステップS113)
制御部181は、部分領域に対して把持対象133の把持を実行するように、把持装置11を制御する。把持装置11は、制御部181による制御のもとで、部分領域における把持対象133を把持する。
(Step S113)
The control unit 181 controls the gripping device 11 so as to grip the gripping target 133 in the partial region. The gripping device 11 grips the gripping target 133 in the partial region under the control of the control unit 181.

(ステップS114)
取得部173は、計量装置15もしくは力覚センサからの出力に基づいて、把持装置11による把持量の実測値、すなわち実際の把持量を取得する。計量装置15からの出力である計量データに基づいて実測値を計算する場合、取得部173は、例えば、把持装置11による把持対象133の把持の前後における計量データを差分することで、実測値を取得する。なお、力覚センサが平行グリッパ111に搭載されている場合、取得部173は、力覚センサからの出力を重さに変換することにより、実測値を取得する。
(Step S114)
The acquisition unit 173 acquires an actual measurement value of the gripping amount by the gripping device 11, i.e., the actual gripping amount, based on the output from the weighing device 15 or the force sensor. When calculating the actual measurement value based on the measurement data output from the weighing device 15, the acquisition unit 173 acquires the actual measurement value, for example, by calculating the difference between the measurement data before and after the gripping device 11 grips the gripping target 133. Note that if a force sensor is mounted on the parallel gripper 111, the acquisition unit 173 acquires the actual measurement value by converting the output from the force sensor into weight.

(ステップS115)
推定部175は、第1出力値(推定量)と実測値との差分に基づいて損失を計算する。例えば、推定部175は、当該差分を損失関数に適用することにより、損失(2乗誤差)を算出する。次いで、推定部175は、誤差逆伝播法または確率的勾配降下法などの既知の手法により、損失を低減するように第1学習モデルにおけるパラメータを更新する。
(Step S115)
The estimation unit 175 calculates a loss based on the difference between the first output value (estimate) and the actual measurement value. For example, the estimation unit 175 calculates the loss (squared error) by applying the difference to a loss function. Next, the estimation unit 175 updates the parameters in the first learning model so as to reduce the loss by using a known method such as backpropagation or stochastic gradient descent.

(ステップS116)
パラメータの更新回数が所定回数であれば(ステップS116のYes)、ステップS118の処理が実行される。パラメータの更新回数が所定回数でなければ(ステップS116のNo)、ステップS117の処理が実行される。所定回数は、ユーザなどにより予め設定される。なお、本ステップにおける処理は、パラメータの更新回数と所定回数との比較に限定されない。例えば、第1学習モデルに対する学習が収束するまで、ステップS111乃至ステップS116の処理が繰り返されてもよい。第1学習モデルに対する学習の収束とは、例えば、推定量と実測値との差分が所定の値以下となる場合である。所定回数または所定の値は、把持推定装置17におけるメモリに予め記憶される。
(Step S116)
If the number of parameter updates is the predetermined number (Yes in step S116), the process of step S118 is executed. If the number of parameter updates is not the predetermined number (No in step S116), the process of step S117 is executed. The predetermined number is set in advance by a user or the like. Note that the process in this step is not limited to comparing the number of parameter updates with the predetermined number. For example, the processes of steps S111 to S116 may be repeated until learning for the first learning model converges. Convergence of learning for the first learning model refers, for example, to when the difference between the estimated amount and the actual measured value is equal to or less than a predetermined value. The predetermined number or the predetermined value is stored in advance in a memory in the grip estimation device 17.

(ステップS117)
取得部173は、観測データにおいて、ステップS111における部分領域とは異なる他の部分領域を設定する。取得部173は、他の部分領域の位置を制御部181に出力する。
(Step S117)
The acquisition unit 173 sets another partial area in the observation data that is different from the partial area set in step S111. The acquisition unit 173 outputs the position of the other partial area to the control unit 181.

(ステップS118)
推定部175は、第1学習モデルを、把持量推定モデルとして設定する。推定部175は、把持量推定モデルを、把持推定装置17におけるメモリに記憶する。以上により、推定モデル生成処理は終了する。
(Step S118)
The estimation unit 175 sets the first learning model as the grip amount estimation model. The estimation unit 175 stores the grip amount estimation model in the memory of the grip estimation device 17. This completes the estimation model generation process.

以上に述べた実施形態に係る推定モデル生成処理によれば、把持推定装置17において用いられる把持量推定モデルは、把持装置11により把持された把持対象133の把持量の実測値を第1学習モデルの教師データとし、把持装置11による把持対象133の把持前の観測データを第1学習モデルへの入力データとして、第1学習モデルを学習することにより生成される。 According to the estimation model generation process according to the embodiment described above, the grip amount estimation model used in the grip estimation device 17 is generated by learning the first learning model using the actual measured value of the grip amount of the gripping object 133 gripped by the gripping device 11 as training data for the first learning model and observation data before the gripping object 133 is gripped by the gripping device 11 as input data for the first learning model.

以下、不確実性評価モデルの生成過程について説明する。図12は、不確実性評価モデルの生成処理(以下、評価モデル生成処理と呼ぶ)の手順の一例を示すフローチャートである。 The process for generating an uncertainty assessment model is described below. Figure 12 is a flowchart showing an example of the steps in the process for generating an uncertainty assessment model (hereinafter referred to as the assessment model generation process).

(評価モデル生成処理)
(ステップS121)
取得部173は、把持対象133に関する所定サイズの部分領域について、観測データを、観測装置13から取得する。また、取得部173は、部分領域の位置を、メモリに記憶する。
(Evaluation model generation process)
(Step S121)
The acquisition unit 173 acquires observation data for a partial region of a predetermined size related to the grasp target 133 from the observation device 13. The acquisition unit 173 also stores the position of the partial region in memory.

(ステップS122)
評価部177は、部分領域に関する観測データを第2学習モデルに入力し、第2出力値を出力する。続く説明から理解されるように、評価部177は、第2学習モデルとは別の基準モデル(後述の重み固定モデル、ターゲットネット)が同観測データに基づいて出力するデータ(出力値)を、第2学習モデルから出力される第2出力値として推測する。
(Step S122)
The evaluation unit 177 inputs the observation data for the partial region into the second learning model and outputs a second output value. As will be understood from the following explanation, the evaluation unit 177 estimates, as the second output value output from the second learning model, data (output value) output by a reference model (a fixed weight model or target net described below) other than the second learning model based on the observation data.

(ステップS123)
評価部177は、部分領域に関する観測データを重み固定モデルに入力し、第3出力値を出力する。重み固定モデルは、例えば、ニューラルネットワークモデルにおいて、重みが固定されたモデルに相当する。重み固定モデルは、基準となるニューラルネットワークモデルであって、ターゲットネット(Target Net)と称される。重み固定モデルと第2学習モデルとは、異なるニューラルネットワークのモデルであって、例えば、中間層の数などのハイパーパラメータが異なる。また、重み固定モデルと第2学習モデルとは、好適には、例えばイメージネット(Image Net)など、ニューラルネットワークモデルの構造自体が異なるモデルである。重み固定モデルに入力する観測データや重み固定モデルから得られる出力に、予め決められた範囲内の大きさの微小ノイズを人為的に加えたり、重み固定モデルから出力される値の平均や分散といった統計量が観測データと一致するように調整したりすることで、実際の観測データで得られる値とは値そのものは違っていても、観測データとの統計的な性質が似た形になるように、重み固定モデルは設定されても良い。
(Step S123)
The evaluation unit 177 inputs the observation data for the partial region into the fixed weight model and outputs a third output value. The fixed weight model corresponds to, for example, a model with fixed weights in a neural network model. The fixed weight model is a reference neural network model and is called a target net. The fixed weight model and the second learning model are different neural network models, differing in hyperparameters, such as the number of intermediate layers. Furthermore, the fixed weight model and the second learning model are preferably models with different neural network structures, such as an image net. The fixed weight model may be configured so that its statistical properties are similar to those of the observed data, even if the values themselves differ from those obtained from the actual observed data, by artificially adding minute noise within a predetermined range to the observed data input to the fixed weight model or the output obtained from the fixed weight model, or by adjusting the statistical quantities, such as the mean and variance of the values output from the fixed weight model, so that they match the observed data.

(ステップS124)
評価部177は、第2出力値と第3出力値との差分を計算する。次いで、評価部177は、算出された差分と損失関数とに基づいて、損失(2乗誤差)を算出する。この差分は、不確実性評価モデルが出力する不確実性指標に相当する。
(Step S124)
The evaluation unit 177 calculates the difference between the second output value and the third output value. Then, the evaluation unit 177 calculates the loss (squared error) based on the calculated difference and the loss function. This difference corresponds to the uncertainty index output by the uncertainty evaluation model.

(ステップS125)
評価部177は、誤差逆伝播法または確率的勾配降下法などの既知の手法により、損失を低減するように第2学習モデルにおけるパラメータを更新する。
(Step S125)
The evaluation unit 177 updates the parameters in the second learning model so as to reduce the loss by using a known method such as backpropagation or stochastic gradient descent.

(ステップS126)
パラメータの更新回数が所定回数であれば(ステップS126のYes)、ステップS128の処理が実行される。このとき、第2学習モデルは、学習済みモデルに相当し、例えば、プレディクターネット(Predictor Net)と称される。第2学習モデルに対する学習は、自己教師あり学習に相当する。パラメータの更新回数が所定回数でなければ(ステップS126のNo)、ステップS127の処理が実行される。なお、本ステップにおける処理は、パラメータの更新回数と所定回数との比較に限定されない。例えば、第1学習モデルに対する学習が収束するまで、ステップS121乃至ステップS126の処理が繰り返されてもよい。第2学習モデルに対する学習の収束とは、例えば、第2出力値と第3出力値との差分が所定の値以下となる場合である。
(Step S126)
If the number of parameter updates is the predetermined number (Yes in step S126), the process of step S128 is executed. In this case, the second learning model corresponds to a learned model, and is called, for example, a predictor net. Learning for the second learning model corresponds to self-supervised learning. If the number of parameter updates is not the predetermined number (No in step S126), the process of step S127 is executed. Note that the process in this step is not limited to comparing the number of parameter updates with the predetermined number. For example, the processes of steps S121 to S126 may be repeated until learning for the first learning model converges. Convergence of learning for the second learning model refers, for example, to a case where the difference between the second output value and the third output value is equal to or less than a predetermined value.

(ステップS127)
取得部173は、観測データにおいて、ステップS121における部分領域とは異なる他の部分領域を設定する。取得部173は、他の部分領域の位置を制御部181に出力する。
(Step S127)
The acquisition unit 173 sets another partial area in the observation data that is different from the partial area set in step S121. The acquisition unit 173 outputs the position of the other partial area to the control unit 181.

(ステップS128)
評価部177は、プレディクターネットとターゲットネットとをまとめて、不確実性評価モデルとして設定する。このとき、不確実性評価モデルは、RND(Random Network Distillation)モデルに相当する。このとき、不確実性評価モデルは、入力された観測データが学習時に用いられたデータに近いかどうか、すなわち類似性の度合いを評価するモデルに相当する。評価部177は、不確実性評価モデルを、把持推定装置17におけるメモリに記憶する。このとき、不確実性評価モデルからの出力は、重み固定モデルからの出力と学習済み不確実性評価モデルからの出力との差異を示す値であって、例えば、0(差異なし)から1(差異最大)の範囲で表される。不確実性評価モデルからの出力が0の場合、不確実性の度合いは0に相当し、信頼度は最大となる。一方、不確実性評価モデルからの出力が1の場合、不確実性の度合いは最大であって、信頼度は0に相当する。以上により、評価モデル生成処理は終了する。
(Step S128)
The evaluation unit 177 collectively sets the predictor net and the target net as an uncertainty evaluation model. In this case, the uncertainty evaluation model corresponds to an RND (Random Network Distillation) model. In this case, the uncertainty evaluation model corresponds to a model that evaluates whether input observation data is close to the data used during learning, i.e., the degree of similarity. The evaluation unit 177 stores the uncertainty evaluation model in the memory of the grip estimation device 17. In this case, the output from the uncertainty evaluation model is a value indicating the difference between the output from the fixed weight model and the output from the trained uncertainty evaluation model, and is expressed, for example, in the range from 0 (no difference) to 1 (maximum difference). When the output from the uncertainty evaluation model is 0, the degree of uncertainty corresponds to 0 and the reliability is maximum. On the other hand, when the output from the uncertainty evaluation model is 1, the degree of uncertainty corresponds to maximum and the reliability corresponds to 0. This completes the evaluation model generation process.

図13は、RNDモデルとして実行される不確実性評価モデルの概要の一例を示す図である。図13に示すように、RNDモデルにおいて、部分領域におけるRGB画像(Cropped RGB)と部分領域におけるD画像(Cropped depth)とが、プレディクターネットとターゲットネットとにそれぞれ入力される。RNDモデルは、プレディクターネットからに出力とターゲットネットからの出力との差分を、不確実性指標(推定誤差)として出力する。 Figure 13 shows an example of an outline of an uncertainty assessment model implemented as an RND model. As shown in Figure 13, in the RND model, an RGB image (cropped RGB) of a subregion and a D image (cropped depth) of the subregion are input to a predictor net and a target net, respectively. The RND model outputs the difference between the output from the predictor net and the output from the target net as an uncertainty index (estimation error).

以上に述べた実施形態に係る評価モデル生成処理によれば、把持推定装置17において用いられる不確実性評価モデルは、観測データが入力されると、当該観測データに基づいてターゲットネットが出力するデータと同じデータを出力するように、第2学習モデルを学習することにより生成される。 According to the evaluation model generation process according to the embodiment described above, the uncertainty evaluation model used in the grip estimation device 17 is generated by training the second learning model so that, when observation data is input, the second learning model outputs data that is the same as the data output by the target net based on the observation data.

上記推定モデル生成処理と評価モデル生成処理とは、それぞれ別に実行される例を説明したが、把持量推定モデルと不確実性評価モデルとは、同時に生成することも可能である。このとき、把持量推定モデルと不確実性評価モデルを合わせて、把持量不確実性推定モデルと呼ぶ(図15参照)。以下、把持量不確実性推定モデルを生成する処理(以下、モデル生成処理と呼ぶ)について説明する。図14は、モデル生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。図14におけるステップS141、S142、S144、S145、S148、S149の処理は、図11におけるステップS111、S112、S113、S114、S116、S117の処理とそれぞれ同様なため、説明は省略する。 Although the above description illustrates an example in which the estimation model generation process and the evaluation model generation process are executed separately, the grip amount estimation model and uncertainty evaluation model can also be generated simultaneously. In this case, the grip amount estimation model and uncertainty evaluation model are collectively referred to as the grip amount uncertainty estimation model (see Figure 15). The process for generating the grip amount uncertainty estimation model (hereinafter referred to as the model generation process) is described below. Figure 14 is a flowchart showing an example of the model generation process procedures. The processes of steps S141, S142, S144, S145, S148, and S149 in Figure 14 are similar to the processes of steps S111, S112, S113, S114, S116, and S117 in Figure 11, respectively, and therefore will not be described again.

(モデル生成処理)
(ステップS143)
評価部177は、部分領域に関する観測データを第3学習モデルに入力し、把持装置11で掴み取る把持対象133の推定量の誤差量を出力する。誤差量は、部分領域において実際に把持装置11により把持された把持対象133の把持量の実測値と、把持量推定モデルにより出力された推定量との差分に相当する。すなわち第3学習モデルは、部分領域に関する観測データに基づいて、当該部分領域から掴み取られる把持対象133の推定量の誤差(把持量の推定誤差)を推定する。この誤差(誤差量)は、不確実度(不確実性指標)に相当する。
(Model generation process)
(Step S143)
The evaluation unit 177 inputs observation data related to the partial region into the third learning model and outputs an error amount of the estimated amount of the grasp target 133 grasped by the grasping device 11. The error amount corresponds to the difference between the actual measurement value of the grasp amount of the grasp target 133 actually grasped by the grasping device 11 in the partial region and the estimated amount output by the grasp amount estimation model. In other words, the third learning model estimates the error of the estimated amount of the grasp target 133 grasped from the partial region (grasp amount estimation error) based on the observation data related to the partial region. This error (error amount) corresponds to the uncertainty (uncertainty index).

(ステップS146)
推定部175は、第1出力値(推定量)と実測値との差分(以下、第1差分と呼ぶ)を計算する。評価部177は、誤差量と第1差分との差分(以下、第2差分と呼ぶ)を計算する。
(Step S146)
The estimation unit 175 calculates the difference (hereinafter referred to as the first difference) between the first output value (estimated amount) and the actual measurement value. The evaluation unit 177 calculates the difference (hereinafter referred to as the second difference) between the error amount and the first difference.

(ステップS147)
推定部175は、例えば、第1差分を損失関数に適用することにより、第1損失(2乗誤差)を算出する。次いで、推定部175は、誤差逆伝播法または確率的勾配降下法などの既知の手法により、第1損失を低減するように第1学習モデルにおけるパラメータを更新する。評価部177は、例えば、第2差分を損失関数に適用することにより、第2損失(2乗誤差)を算出する。次いで、評価部177は、誤差逆伝播法または確率的勾配降下法などの既知の手法により、第2損失を低減するように第3学習モデルにおけるパラメータを更新する。
(Step S147)
The estimation unit 175 calculates a first loss (squared error) by, for example, applying the first difference to a loss function. Then, the estimation unit 175 updates parameters in the first learning model so as to reduce the first loss by a known method such as backpropagation or stochastic gradient descent. The evaluation unit 177 calculates a second loss (squared error) by, for example, applying the second difference to the loss function. Then, the evaluation unit 177 updates parameters in the third learning model so as to reduce the second loss by a known method such as backpropagation or stochastic gradient descent.

(ステップS150)
推定部175は、学習済みの第1学習モデルを、把持量推定モデルとして設定する。評価部177は、学習済みの第3学習モデルを、不確実性評価モデルとして設定する。このとき、不確実性評価モデルは、把持量推定モデルによって推定された把持量の推定誤差(不確実度)を推定する誤差推定(Error Estimation)モデルに相当する。具体的には、推定部175および評価部177は、学習済みの第1学習モデルと学習済みの第3学習モデルとをまとめて、把持量不確実性推定モデルとして設定する。推定部175および評価部177は、設定された把持量不確実性推定モデルを、把持推定装置17におけるメモリに記憶する。このとき、図8に示す把持処理におけるステップS802とステップS803との処理は、次のようにまとめられることとなる。すなわち、ステップS802およびステップS803における処理は、各部分領域について、観測データを把持量不確実性推定モデルに入力することで、推定量と不確実度(不確実性指標)とが出力されることとなる。モデル生成処理における第3学習モデルに対する学習は、自己教師あり学習に相当する。
(Step S150)
The estimation unit 175 sets the trained first learning model as the grip amount estimation model. The evaluation unit 177 sets the trained third learning model as the uncertainty evaluation model. At this time, the uncertainty evaluation model corresponds to an error estimation model that estimates the estimation error (uncertainty) of the grip amount estimated by the grip amount estimation model. Specifically, the estimation unit 175 and the evaluation unit 177 combine the trained first learning model and the trained third learning model and set them as the grip amount uncertainty estimation model. The estimation unit 175 and the evaluation unit 177 store the set grip amount uncertainty estimation model in the memory of the grip estimation device 17. At this time, the processes of steps S802 and S803 in the grip processing shown in FIG. 8 can be summarized as follows. That is, in the processes in steps S802 and S803, the observation data for each partial region is input to the grip amount uncertainty estimation model, and an estimated amount and uncertainty (uncertainty index) are output. The learning of the third learning model in the model generation process corresponds to self-supervised learning.

図15は、把持量不確実性推定モデルの概要の一例を示す図である。図15に示すように、把持量不確実性推定モデルには、部分領域におけるRGB画像(Cropped RGB)と部分領域におけるD画像(Cropped depth)とが、入力される。把持量不確実性推定モデルは、推定量と不確実度(不確実性指標)とを出力する。 Figure 15 shows an example of an overview of the grip amount uncertainty estimation model. As shown in Figure 15, the grip amount uncertainty estimation model receives an RGB image (cropped RGB) of a partial region and a D image (cropped depth) of the partial region. The grip amount uncertainty estimation model outputs an estimated amount and a degree of uncertainty (uncertainty index).

なお、上述した把持量不確実性推定モデルは、第1学習モデル(把持量推定モデル)と第3学習モデル(不確実性評価モデル)といった別々もモデルを合わせたものであった。このため、次の効果が得られる。把持量推定モデルと不確実性評価モデルとを独立して学習できるため、モデルごとに別々にパラメータチューニングが可能となる。また、把持量推定モデルと不確実性評価モデルとの組み合わせを、適宜、自由に選択でき、上記の誤差推定モデルに代えてRNDモデルを組み合わせてもよいし、両モデルを組み合わせてもよい。 The grip amount uncertainty estimation model described above is a combination of separate models, namely the first learning model (grip amount estimation model) and the third learning model (uncertainty assessment model). This provides the following advantages: The grip amount estimation model and the uncertainty assessment model can be trained independently, allowing for separate parameter tuning for each model. Furthermore, the combination of the grip amount estimation model and the uncertainty assessment model can be freely selected as appropriate, and the RND model may be combined in place of the error estimation model described above, or both models may be combined.

しかしその一方、把持量不確実性推定モデルを1つのモデルで構成することもできる。すなわち、部分領域に関する観測データを入力すると把持量の推定量およびその推定量の誤差量を出力する1つのモデル(好適には1つのニューラルネットワークモデル)を学習し、この学習済みモデルを把持量不確実性推定モデルとして設定することもできる。1つのモデルで学習することによる効果は、学習時間の短縮化、モデルを記憶するメモリの容量の少量化、が挙げられる。このモデルの学習は、例えば次の手順で行われる。推定部175および評価部177は、観測データをモデルに入力し、把持量の推定量とその推定量の誤差量を出力する。推定部175および評価部177は、出力された推定量に関する第1損失と、出力された誤差量に関する第2損失とを、算出し、算出された第1損失と第2損失とを足し合わせて合計損失を算出する。推定部175および評価部177は、誤差逆伝播法または確率的勾配降下法などの既知の手法により、合計損失を低減するようにモデルにおけるパラメータを更新する。このように学習されたモデルが把持量不確実性推定モデルとして得られる。 However, on the other hand, the grip amount uncertainty estimation model can also be configured as a single model. That is, a single model (preferably a single neural network model) that receives observation data related to a subregion and outputs an estimate of the grip amount and an error of that estimate can be trained, and this trained model can be set as the grip amount uncertainty estimation model. Benefits of training with a single model include a shorter training time and a smaller memory capacity for storing the model. This model is trained, for example, using the following procedure. The estimation unit 175 and the evaluation unit 177 input the observation data into the model and output an estimate of the grip amount and an error of that estimate. The estimation unit 175 and the evaluation unit 177 calculate a first loss related to the output estimate and a second loss related to the output error, and then add the calculated first loss and second loss to calculate a total loss. The estimation unit 175 and the evaluation unit 177 update the parameters of the model to reduce the total loss using known methods such as backpropagation or stochastic gradient descent. The model trained in this way is obtained as the grasp amount uncertainty estimation model.

上記説明では、不確実性評価モデルは、RNDモデルまたは誤差推定モデルとして説明した。なお、不確実性評価モデルは、RNDモデルまたは誤差推定モデルに限定されず他の手法で実現することも可能である。例えば、不確実性評価モデルとしては、複数の把持量推定モデルを用いたアンサンブルにより実現されてもよい。アンサンブルによる不確実性評価モデル(以下、アンサンブルモデルと呼ぶ)とは、例えば、学習されるニューラルネットワークモデルの構造が異なっていたり、学習データが異なっていたりする複数の把持量推定モデルを用いて、各把持量推定モデルからの出力(推定量)のバラつき(分散)を不確実性指標(例えば不確実度)として用いることにある。 In the above explanation, the uncertainty assessment model has been described as an RND model or an error estimation model. However, the uncertainty assessment model is not limited to an RND model or an error estimation model and can be realized using other methods. For example, the uncertainty assessment model may be realized by an ensemble using multiple grip amount estimation models. An ensemble uncertainty assessment model (hereinafter referred to as an ensemble model) uses, for example, multiple grip amount estimation models that have different neural network model structures or different training data, and uses the variation (variance) of the output (estimated amount) from each grip amount estimation model as an uncertainty index (e.g., degree of uncertainty).

図16は、アンサンブルモデルにより実現される把持量不確実性推定モデルの概要の一例を示す図である。図16に示すようにアンサンブルモデルは、複数の把持量推定モデルを有する。評価部177は、複数の把持量推定モデル各々に、部分領域におけるRGB画像(Cropped RGB)と部分領域におけるD画像(Cropped depth)とを、入力する。評価部177は、アンサンブルモデルにおける複数の把持量推定モデルからの出力(推定量)に基づいて、不確実性指標を計算する。計算される不確実性指標は、例えば、複数の推定量に基づいて正規化された標準偏差や分散に相当する。これにより、評価部177は、不確実性指標を出力する。なお、推定部175は、アンサンブルモデルにおける複数の把持量推定モデルから出力された複数の推定量の平均(平均推定量)を算出し、ステップS802における推定量として出力してもよい。 Figure 16 is a diagram illustrating an example of an outline of a grip amount uncertainty estimation model realized by an ensemble model. As shown in Figure 16, the ensemble model has multiple grip amount estimation models. The evaluation unit 177 inputs an RGB image (cropped RGB) of a partial region and a D image (cropped depth) of the partial region to each of the multiple grip amount estimation models. The evaluation unit 177 calculates an uncertainty index based on the outputs (estimates) from the multiple grip amount estimation models in the ensemble model. The calculated uncertainty index corresponds to, for example, a standard deviation or variance normalized based on the multiple estimates. As a result, the evaluation unit 177 outputs the uncertainty index. Note that the estimation unit 175 may calculate the average (average estimate) of the multiple estimates output from the multiple grip amount estimation models in the ensemble model, and output this as the estimate in step S802.

以上に述べた実施形態に係るアンサンブルモデル生成処理によれば、把持推定装置17において用いられるアンサンブルモデルは、学習済みの複数の把持量推定モデルを用いて、各把持量推定モデルからの出力(推定量)のバラつきを、不確実性指標として用いることができる。 According to the ensemble model generation process according to the embodiment described above, the ensemble model used in the grip estimation device 17 uses multiple trained grip amount estimation models, and can use the variability in the output (estimated amount) from each grip amount estimation model as an uncertainty index.

本実施形態に係るモデル学習装置によれば、把持対象133の観測データを取得し、把持装置11により把持された把持対象133の把持量の実測値を第1学習モデルの教師データとし、観測データを第1学習モデルへの入力データとして、第1学習モデルを学習して、観測データを入力として把持量(推定量)を出力する把持量推定モデルを生成する。把持量推定モデルを生成する第1モデル生成部は、例えば推定部175により実現される。また、本学習装置によれば、観測データが入力されて不確実性指標を出力する学習モデルを自己教師あり学習によって学習することで、入力された観測データから、推定された把持量(推定量)だけが把持される不確実性指標を出力する不確実性評価モデルを生成する。この自己教師あり学習の教師データの一例は、「観測データを把持量推定モデルに入力して出力された把持量(推定量)と実測値との差分」または「観測データを所定のモデルに入力して出力された第1出力値と観測データを学習モデルに入力して出力された第2出力値との差分」である。不確実性評価モデルを生成する第2モデル生成部は、例えば評価部177により実現される。なお、第1モデル生成部および第2モデル生成部のいずれか一方、あるいは、両方あわせて、モデル生成部とよんでよい。なお、第1モデル生成部および第2モデル生成部は、把持推定装置17に別途設けられてもよい。また、モデル学習装置は、モデル学習に関し、把持量推定モデルと不確実性評価モデルの両方を生成する必要は必ずしもなく、何れか一方の必要なモデルを生成するようにしてもよい。 According to the model learning device of this embodiment, observation data of the grasp target 133 is acquired, and the actual measured value of the grasp amount of the grasp target 133 grasped by the grasp device 11 is used as training data for the first learning model. The observation data is used as input data for the first learning model to train the first learning model, generating a grasp amount estimation model that inputs the observation data and outputs a grasp amount (estimated amount). The first model generation unit that generates the grasp amount estimation model is realized, for example, by the estimation unit 175. Furthermore, according to this learning device, a learning model that receives the observation data and outputs an uncertainty index is trained using self-supervised learning, thereby generating an uncertainty assessment model that outputs an uncertainty index indicating that only the estimated grasp amount (estimated amount) is grasped from the input observation data. Examples of training data for this self-supervised learning are "the difference between the grasp amount (estimated amount) output when the observation data is input to the grasp amount estimation model and the actual measured value" or "the difference between the first output value output when the observation data is input to a specified model and the second output value output when the observation data is input to the learning model." The second model generation unit that generates the uncertainty assessment model is realized by, for example, the evaluation unit 177. Either the first model generation unit or the second model generation unit, or both together, may be referred to as the model generation unit. The first model generation unit and the second model generation unit may be provided separately in the grip estimation device 17. Furthermore, with regard to model learning, the model learning device does not necessarily need to generate both the grip amount estimation model and the uncertainty assessment model, and may generate either the required model.

以上のことから、本実施形態に係る把持推定装置17によれば、変形しやすく、個々の粒子の相互作用が大きく、正確なシミュレーションやモデル化が困難であって、例えば、食品の劣化、把持による損傷、湿気などの要因から同じ食品を繰り返し利用して訓練データを集めること、すなわち十分な訓練データの収集が困難な粒状の食品の把持対象133に関して、把持量推定モデルによる出力結果の信頼性が低くなったとしても、すなわち少ない学習データに起因して把持量推定モデルが不安定になったとしても、推定された把持量の不完全性に対処するために、自己教師あり学習で、推定量だけが把持される不確実性を不確実性評価モデルによりモデル化し、ユーザが指定した把持量(目標量)に近いもののうち最も信頼性の高い把持位置で、把持対象133を把持することができる。 As described above, the grasping estimation device 17 according to this embodiment can deal with the imperfection of the estimated grasping amount by using an uncertainty assessment model to model the uncertainty of grasping only the estimated amount using self-supervised learning, and can grasp the grasping object 133 at the most reliable grasping position among those closest to the grasping amount (target amount) specified by the user, even if the output results of the grasping amount estimation model become unreliable for a granular food object 133 that is easily deformed, has significant interactions between individual particles, and is difficult to simulate or model accurately, for example, due to factors such as food deterioration, damage caused by grasping, and moisture, making it difficult to collect training data by repeatedly using the same food, i.e., for collecting sufficient training data.

すなわち、本実施形態に係る把持推定装置17によれば、把持量推定モデルからの出力結果のうち最も信頼性が高い把持位置を、不確実性評価モデルからの出力に基づいて選択することができるため、従来に比べて短時間で学習用データを収集して短時間で把持量推定モデル、不確実性評価モデルおよび把持量不確実性推定モデルを学習したとしても、把持対象133に対する目標量の把持を、精度よく実現することができる。 In other words, the grip estimation device 17 according to this embodiment can select the most reliable grip position from the output results of the grip amount estimation model based on the output from the uncertainty assessment model. Therefore, even if learning data is collected in a shorter time than conventional methods and the grip amount estimation model, uncertainty assessment model, and grip amount uncertainty estimation model are trained in a shorter time, it is possible to accurately grasp the target amount of the grip object 133.

推定モデル生成処理、不確実性モデル生成処理およびモデル生成処理などにおける技術的思想をモデル生成方法(モデル製造方法と称されてもよい)で実現する場合、モデル生成方法は、実施形態と同様な処理手順によって、把持量推定モデルおよび不確実性評価モデルを生成する。また、当該モデル生成方法は、モデル学習装置により実行される。 When the technical concepts of the estimation model generation process, uncertainty model generation process, and model generation process are realized by a model generation method (which may also be called a model manufacturing method), the model generation method generates a grip amount estimation model and an uncertainty assessment model using processing procedures similar to those of the embodiments. Furthermore, the model generation method is executed by a model learning device.

上述の通り、本実施形態によれば把持量の推定とその推定の不確実性の評価を行ってグリッパによる把持を行うことで、目標量の把持対象を把持しようとするものであるが、グリッパによって把持された実際の量が目標量を上回る場合がある。このような場合に備えて、本実施形態に係る把持推定装置17は、実際に把持された把持対象のうち余剰量をグリッパから落とすことで目標量の把持を達成するようにしてもよい。余剰量を落とす方法の一例として、閉じたグリッパを開放時間x(例えば0.5秒)だけ、隙間幅y(例えば0.5ミリ)だけ開ける方法について説明する。 As described above, this embodiment attempts to grasp a target amount of an object by estimating the grasp amount and evaluating the uncertainty of that estimation before using the gripper to grasp the object. However, there are cases where the actual amount grasped by the gripper exceeds the target amount. To prepare for such cases, the grasp estimation device 17 according to this embodiment may achieve grasping the target amount by dropping the excess amount of the object that was actually grasped from the gripper. As an example of a method for dropping the excess amount, a method of opening a closed gripper by a gap width y (e.g., 0.5 mm) for an opening time x (e.g., 0.5 seconds) will be described.

(方法1)
推定部175は、グリッパの実際の把持量p、グリッパ開放時間x、隙間幅yを入力、隙間から落ちる把持対象の量zを出力とする学習モデル(好適にはニューラルネットワークモデル)を学習し、学習モデルを把持推定装置17におけるメモリに記憶する。この学習は、入力p、x、yを学習モデルに入力して出力zを取得し、その出力zと、グリッパが実際に把持している量が把持量pであるときに開放時間xだけ隙間幅yを開けた場合にグリッパから実際に落下した把持対象の量(落下量)z’とに基づく損失を計算し、その損失に基づく誤差逆伝播法または確率的勾配降下法などの既知の手法により、損失を低減する方向に学習モデルのパラメータを更新する。そして推定部175は、メモリに記憶されたこの学習済みモデルを用いて、余剰量をグリッパから落として把持量を目標量とするためのグリッパの制御量x、yを求める。具体的には、推定部175は、(1)制御量の候補x’およびy’に値を設定し、(2)そのx’およびy’と現在の把持量pとをこの学習済モデルに入力して落下量zを推定し、この落下量zが、現在の把持量pと目標量との差分に近いか(つまりこの差分から所定範囲内(例えば±0.5g以内)か)を判定する。(3)近ければ、推定部175は、このx’とy’をグリッパの制御量として制御部181に渡す。(4)近くなければ、推定部175は、x’およびy’の一方あるいは両方に別の値を設定し、処理(2)に戻る。制御部181は、渡されたこの制御量にしたがってグリッパの開放を制御することで、グリッパから把持対象の余剰量を落として目標量の把持を達成する。
(Method 1)
The estimation unit 175 learns a learning model (preferably a neural network model) that inputs the gripper's actual gripping amount p, gripper release time x, and gap width y and outputs the amount z of the gripped object that falls through the gap, and stores the learning model in memory in the gripping estimation device 17. This learning involves inputting the inputs p, x, and y to the learning model to obtain the output z, calculating a loss based on the output z and the amount of the gripped object that actually falls from the gripper (fall amount) z' when the gap width y is opened for the release time x when the amount actually gripped by the gripper is gripping amount p, and updating the parameters of the learning model in a direction that reduces the loss using a known method such as backpropagation or stochastic gradient descent based on the loss. The estimation unit 175 then uses this trained model stored in memory to calculate gripper control amounts x and y for dropping the surplus amount from the gripper and setting the gripping amount to the target amount. Specifically, the estimation unit 175 (1) sets values for the candidate control amounts x' and y', (2) inputs x' and y' and the current gripping amount p into the trained model to estimate the drop amount z, and determines whether this drop amount z is close to the difference between the current gripping amount p and the target amount (i.e., whether this drop amount z is within a predetermined range (e.g., within ±0.5 g) of this difference). (3) If they are close, the estimation unit 175 passes these x' and y' to the control unit 181 as the control amounts of the gripper. (4) If they are not close, the estimation unit 175 sets another value to one or both of x' and y' and returns to process (2). The control unit 181 controls the release of the gripper according to the passed control amount, thereby dropping the excess amount of the gripped object from the gripper and achieving the target amount of gripping.

(方法2)
方法1では学習モデルの出力zが落下量であったが、グリッパに残る把持対象の残存量であってもよい。この場合でも、方法1と同様の枠組みでモデルを学習できる。この場合、推定部175は、方法1の落下量を残存量zと読み替えて、(2)の判定において、残存量zが目標量に近いかを判定すればよい。
(Method 2)
In Method 1, the output z of the learning model was the amount of fall, but it may also be the remaining amount of the object to be grasped remaining in the gripper. Even in this case, the model can be learned using the same framework as Method 1. In this case, the estimation unit 175 may replace the amount of fall in Method 1 with the remaining amount z, and determine whether the remaining amount z is close to the target amount in the determination of (2).

(方法3)
方法1において落下量を推定するのに学習済みモデルを利用したが、把持量p、開放時間x、隙間幅y、落下量zを項目として持つテーブルを利用してもよい。この場合、テーブル中のp、x、y、zの各組の値を事前に実験的に求めたり、実験的に求めた値どうしを補間して求めたりしておけばよい。余剰量を落とす場合、推定部175は、方法1の(2)の落下量zの推定において、x’およびy’と現在の把持量pとをキーとしてテーブルを検索して落下量zを推定すればよい。あるいは、推定部175は、現在の把持量pと目標量との差分を落下量zとみなし、現在の把持量pと落下量zをキーとしてテーブルを検索して制御量xおよびyを特定し、それらxおよびyをグリッパの制御量として制御部181に渡してもよい。
(Method 3)
While a trained model is used to estimate the drop amount in Method 1, a table having items such as grip amount p, release time x, gap width y, and drop amount z may also be used. In this case, the values of each pair of p, x, y, and z in the table may be experimentally determined in advance or may be determined by interpolating between experimentally determined values. When dropping the excess amount, the estimation unit 175 may estimate the drop amount z by searching the table using x' and y' and the current grip amount p as keys in estimating the drop amount z in Method 1 (2). Alternatively, the estimation unit 175 may consider the difference between the current grip amount p and the target amount as the drop amount z, search the table using the current grip amount p and drop amount z as keys to identify the control amounts x and y, and pass these x and y to the control unit 181 as the gripper control amounts.

(方法4)
方法3のテーブルの落下量zに代えてグリッパに残る残存量zを項目としてもよい。この場合でも方法3と同様にテーブルを用意しておくことができる。この場合、推定部175は、方法3で説明した落下量zの推定を残存量zの推定と読み替え、判定において推定された残存量zが目標量に近いかを判定すればよい。あるいは、推定部175は、目標量を残存量zとみなし、現在の把持量pと残存量zをキーとしてテーブルを検索して制御量xおよびyを特定し、それらxおよびyをグリッパの制御量として制御部181に渡してもよい。
(Method 4)
Instead of the drop amount z in the table of Method 3, the remaining amount z remaining in the gripper may be used as an item. In this case, a table can be prepared as in Method 3. In this case, the estimation unit 175 may replace the estimation of the drop amount z described in Method 3 with an estimation of the remaining amount z, and determine whether the estimated remaining amount z is close to the target amount in the determination. Alternatively, the estimation unit 175 may regard the target amount as the remaining amount z, search the table using the current gripping amount p and the remaining amount z as keys to identify the control amounts x and y, and pass these x and y to the control unit 181 as the control amounts of the gripper.

以上の方法1~4についても、落下量zあるいは残存量zの不確実性を評価するようにしてもよい。この場合、所望の落下量zあるいは残存量zを得るための制御量x、yを選択する際に不確実性が小さい制御量x、yを選択すればよい。 For methods 1 to 4 above, the uncertainty of the drop amount z or remaining amount z may also be evaluated. In this case, when selecting the control variables x and y to obtain the desired drop amount z or remaining amount z, it is sufficient to select the control variables x and y with small uncertainty.

前述した実施形態における各装置(把持推定装置17及び/又はコントローラ171など)の一部又は全部は、ハードウェアで構成されていてもよいし、CPU(Central Processing Unit)又はGPU(Graphics Processing Unit)等が実行するソフトウェア(プログラム)の情報処理で構成されてもよい。ソフトウェアの情報処理で構成される場合には、前述した実施形態における各装置(把持推定装置17及び/又はコントローラ171など)の少なくとも一部の機能を実現するソフトウェアを、フレキシブルディスク、CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)又はUSB(Universal Serial Bus)メモリ等の非一時的な記憶媒体(非一時的なコンピュータ可読媒体)に収納し、コンピュータに読み込ませることにより、ソフトウェアの情報処理を実行してもよい。また、通信ネットワークを介して当該ソフトウェアがダウンロードされてもよい。さらに、ソフトウェアがASIC(Application Specific Integrated Circuit)又はFPGA(Field Programmable Gate Array)等の回路に実装されることにより、情報処理がハードウェアにより実行されてもよい。 Some or all of the devices in the above-described embodiments (such as the grip estimation device 17 and/or controller 171) may be configured as hardware, or may be configured as software (program) information processing executed by a CPU (Central Processing Unit) or GPU (Graphics Processing Unit). If configured as software information processing, software that realizes at least some of the functions of the devices in the above-described embodiments (such as the grip estimation device 17 and/or controller 171) may be stored on a non-transitory storage medium (non-transitory computer-readable medium) such as a flexible disk, CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory), or USB (Universal Serial Bus) memory, and the software information processing may be executed by loading the software into a computer. The software may also be downloaded via a communications network. Furthermore, information processing may be performed by hardware by implementing the software in a circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or FPGA (Field Programmable Gate Array).

ソフトウェアを収納する記憶媒体の種類は限定されるものではない。記憶媒体は、磁気ディスク、又は光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク、又はメモリ等の固定型の記憶媒体であってもよい。また、記憶媒体は、コンピュータ内部に備えられてもよいし、コンピュータ外部に備えられてもよい。 There are no restrictions on the type of storage medium that stores the software. The storage medium is not limited to removable media such as magnetic disks or optical disks, but can also be fixed storage media such as hard disks or memory. Furthermore, the storage medium may be installed inside the computer or external to the computer.

図17は、前述した実施形態における各装置(把持推定装置17及び/又はコントローラ171など)のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。各装置は、一例として、プロセッサ811と、主記憶装置812(メモリ)と、補助記憶装置813(メモリ)と、ネットワークインタフェース814と、デバイスインタフェース815と、を備え、これらがバス816を介して接続されたコンピュータ81として実現されてもよい。 Figure 17 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of each device (such as the grip estimation device 17 and/or the controller 171) in the above-described embodiment. Each device may be realized as a computer 81 including, for example, a processor 811, a main storage device 812 (memory), an auxiliary storage device 813 (memory), a network interface 814, and a device interface 815, all of which are connected via a bus 816.

図17のコンピュータ81は、各構成要素を一つ備えているが、同じ構成要素を複数備えていてもよい。また、図17では、1台のコンピュータ81が示されているが、ソフトウェアが複数台のコンピュータにインストールされて、当該複数台のコンピュータそれぞれがソフトウェアの同一の又は異なる一部の処理を実行してもよい。この場合、コンピュータそれぞれがネットワークインタフェース814等を介して通信して処理を実行する分散コンピューティングの形態であってもよい。つまり、前述した実施形態における各装置(把持推定装置17及び/又はコントローラ171など)は、1又は複数の記憶装置に記憶された命令を1台又は複数台のコンピュータが実行することで機能を実現するシステムとして構成されてもよい。また、端末から送信された情報をクラウド上に設けられた1台又は複数台のコンピュータで処理し、この処理結果を端末に送信するような構成であってもよい。 The computer 81 in FIG. 17 includes one of each component, but may include multiple of the same component. Also, while FIG. 17 shows a single computer 81, the software may be installed on multiple computers, with each of the multiple computers executing the same or different parts of the software. In this case, a form of distributed computing may be used, in which each computer communicates via a network interface 814 or the like to execute processing. In other words, each device in the above-described embodiment (such as the grip estimation device 17 and/or controller 171) may be configured as a system in which one or more computers execute commands stored in one or more storage devices to achieve its functions. Furthermore, the system may be configured so that information sent from a terminal is processed by one or more computers located on the cloud, and the processing results are sent to the terminal.

前述した実施形態における各装置(把持推定装置17及び/又はコントローラ171など)の各種演算は、1又は複数のプロセッサを用いて、又は、ネットワークを介した複数台のコンピュータを用いて、並列処理で実行されてもよい。また、各種演算が、プロセッサ内に複数ある演算コアに振り分けられて、並列処理で実行されてもよい。また、本開示の処理、手段等の一部又は全部は、ネットワークを介してコンピュータ81と通信可能なクラウド上に設けられたプロセッサ及び記憶装置の少なくとも一方により実行されてもよい。このように、前述した実施形態における各装置は、1台又は複数台のコンピュータによる並列コンピューティングの形態であってもよい。 The various calculations of each device (such as the gripping estimation device 17 and/or the controller 171) in the above-described embodiments may be executed in parallel using one or more processors, or using multiple computers via a network. Furthermore, the various calculations may be distributed to multiple processing cores within a processor and executed in parallel. Furthermore, some or all of the processes, means, etc. disclosed herein may be executed by at least one processor and storage device provided on a cloud that can communicate with the computer 81 via a network. In this way, each device in the above-described embodiments may take the form of parallel computing using one or more computers.

プロセッサ811は、コンピュータの制御装置及び演算装置を含む電子回路(処理回路、Processing circuit、Processing circuitry、CPU、GPU、FPGA、又はASIC等)であってもよい。また、プロセッサ811は、専用の処理回路を含む半導体装置等であってもよい。プロセッサ811は、電子論理素子を用いた電子回路に限定されるものではなく、光論理素子を用いた光回路により実現されてもよい。また、プロセッサ811は、量子コンピューティングに基づく演算機能を含むものであってもよい。 The processor 811 may be an electronic circuit (processing circuit, processing circuitry, CPU, GPU, FPGA, ASIC, etc.) including a computer control device and arithmetic device. The processor 811 may also be a semiconductor device including a dedicated processing circuit. The processor 811 is not limited to electronic circuits using electronic logic elements, but may also be realized by optical circuits using optical logic elements. The processor 811 may also include arithmetic functions based on quantum computing.

プロセッサ811は、コンピュータ81の内部構成の各装置等から入力されたデータやソフトウェア(プログラム)に基づいて演算処理を行い、演算結果や制御信号を各装置等に出力することができる。プロセッサ811は、コンピュータ81のOS(Operating System)や、アプリケーション等を実行することにより、コンピュータ81を構成する各構成要素を制御してもよい。 The processor 811 performs arithmetic processing based on data and software (programs) input from each device, etc., within the computer 81, and can output the arithmetic results and control signals to each device, etc. The processor 811 may control each component that makes up the computer 81 by executing the computer's OS (Operating System), applications, etc.

前述した実施形態における各装置(把持推定装置17及び/又はコントローラ171など)は、1又は複数のプロセッサ811により実現されてもよい。ここで、プロセッサ811は、1チップ上に配置された1又は複数の電子回路を指してもよいし、2つ以上のチップあるいは2つ以上のデバイス上に配置された1又は複数の電子回路を指してもよい。複数の電子回路を用いる場合、各電子回路は有線又は無線により通信してもよい。 Each device in the above-described embodiments (such as the grip estimation device 17 and/or the controller 171) may be realized by one or more processors 811. Here, the processor 811 may refer to one or more electronic circuits arranged on a single chip, or to one or more electronic circuits arranged on two or more chips or two or more devices. When multiple electronic circuits are used, the electronic circuits may communicate with each other via wires or wirelessly.

主記憶装置812は、プロセッサ811が実行する命令及び各種データ等を記憶する記憶装置であり、主記憶装置812に記憶された情報がプロセッサ811により読み出される。補助記憶装置813は、主記憶装置812以外の記憶装置である。なお、これらの記憶装置は、電子情報を格納可能な任意の電子部品を意味するものとし、半導体のメモリでもよい。半導体のメモリは、揮発性メモリ、不揮発性メモリのいずれでもよい。前述した実施形態における各装置(把持推定装置17及び/又はコントローラ171など)において各種データを保存するための記憶装置は、主記憶装置812又は補助記憶装置813により実現されてもよく、プロセッサ811に内蔵される内蔵メモリにより実現されてもよい。例えば、前述した実施形態における記憶部105は、主記憶装置812又は補助記憶装置813により実現されてもよい。 The main memory device 812 is a memory device that stores instructions executed by the processor 811 and various data, and information stored in the main memory device 812 is read by the processor 811. The auxiliary memory device 813 is a memory device other than the main memory device 812. Note that these memory devices refer to any electronic component capable of storing electronic information, and may be semiconductor memory. The semiconductor memory may be either volatile memory or non-volatile memory. The memory device for saving various data in each device (such as the grip estimation device 17 and/or the controller 171) in the above-described embodiments may be realized by the main memory device 812 or the auxiliary memory device 813, or may be realized by internal memory built into the processor 811. For example, the memory unit 105 in the above-described embodiment may be realized by the main memory device 812 or the auxiliary memory device 813.

記憶装置(メモリ)1つに対して、複数のプロセッサが接続(結合)されてもよいし、単数のプロセッサが接続されてもよい。プロセッサ1つに対して、複数の記憶装置(メモリ)が接続(結合)されてもよい。前述した実施形態における各装置(把持推定装置17及び/又はコントローラ171など)が、少なくとも1つの記憶装置(メモリ)とこの少なくとも1つの記憶装置(メモリ)に接続(結合)される複数のプロセッサで構成される場合、複数のプロセッサのうち少なくとも1つのプロセッサが、少なくとも1つの記憶装置(メモリ)に接続(結合)される構成を含んでもよい。また、複数台のコンピュータに含まれる記憶装置(メモリ))とプロセッサによって、この構成が実現されてもよい。さらに、記憶装置(メモリ)がプロセッサと一体になっている構成(例えば、L1キャッシュ、L2キャッシュを含むキャッシュメモリ)を含んでもよい。 Multiple processors may be connected (coupled) to one storage device (memory), or a single processor may be connected. Multiple storage devices (memories) may be connected (coupled) to one processor. When each device (such as the grip estimation device 17 and/or the controller 171) in the above-described embodiments is composed of at least one storage device (memory) and multiple processors connected (coupled) to this at least one storage device (memory), it may include a configuration in which at least one of the multiple processors is connected (coupled) to at least one storage device (memory). This configuration may also be realized by storage devices (memories) and processors included in multiple computers. Furthermore, it may include a configuration in which the storage device (memory) is integrated with the processor (for example, a cache memory including an L1 cache and an L2 cache).

ネットワークインタフェース814は、無線又は有線により、通信ネットワーク82に接続するためのインタフェースである。ネットワークインタフェース814は、既存の通信規格に適合したもの等、適切なインタフェースを用いればよい。ネットワークインタフェース814により、通信ネットワーク82を介して接続された外部装置83aと情報のやり取りが行われてもよい。なお、通信ネットワーク82は、WAN(Wide Area Network)、LAN(Local Area Network)、PAN(Personal Area Network)等の何れか、又は、それらの組み合わせであってよく、コンピュータ81と外部装置83aとの間で情報のやり取りが行われるものであればよい。WANの一例としてインターネット等があり、LANの一例としてIEEE802.11やイーサネット(登録商標)等があり、PANの一例としてBluetooth(登録商標)やNFC(Near Field Communication)等がある。 The network interface 814 is an interface for connecting to the communication network 82 wirelessly or via a wired connection. The network interface 814 may be an appropriate interface, such as one that conforms to existing communication standards. The network interface 814 may exchange information with an external device 83a connected via the communication network 82. The communication network 82 may be a WAN (Wide Area Network), LAN (Local Area Network), PAN (Personal Area Network), or any combination thereof, as long as information is exchanged between the computer 81 and the external device 83a. An example of a WAN is the Internet, an example of a LAN is IEEE 802.11 or Ethernet (registered trademark), and an example of a PAN is Bluetooth (registered trademark) or NFC (Near Field Communication), etc.

デバイスインタフェース815は、外部装置83bと直接接続するUSB等のインタフェースである。 The device interface 815 is an interface such as USB that directly connects to the external device 83b.

外部装置83aはコンピュータ81とネットワークを介して接続されている装置である。外部装置83bはコンピュータ81と直接接続されている装置である。 External device 83a is a device connected to computer 81 via a network. External device 83b is a device connected directly to computer 81.

外部装置83a又は外部装置83bは、一例として、入力装置であってもよい。入力装置は、例えば、カメラ、マイクロフォン、モーションキャプチャ、各種センサ、キーボード、マウス、又はタッチパネル等のデバイスであり、取得した情報をコンピュータ81に与える。また、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、又はスマートフォン等の入力部とメモリとプロセッサを備えるデバイスであってもよい。 External device 83a or external device 83b may be, for example, an input device. The input device may be a device such as a camera, microphone, motion capture device, various sensors, keyboard, mouse, or touch panel, and provides acquired information to computer 81. It may also be a device equipped with an input unit, memory, and processor, such as a personal computer, tablet terminal, or smartphone.

また、外部装置83a又は外部装置83bは、一例として、出力装置でもよい。出力装置は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)、CRT(Cathode Ray Tube)、PDP(Plasma Display Panel)、又は有機EL(Electro Luminescence)パネル等の表示装置であってもよいし、音声等を出力するスピーカ等であってもよい。また、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、又はスマートフォン等の出力部とメモリとプロセッサを備えるデバイスであってもよい。 Furthermore, external device 83a or external device 83b may be, for example, an output device. The output device may be, for example, a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display), CRT (Cathode Ray Tube), PDP (Plasma Display Panel), or organic EL (Electro Luminescence) panel, or may be a speaker that outputs audio, etc. It may also be a device equipped with an output unit, memory, and processor, such as a personal computer, tablet terminal, or smartphone.

また、外部装置83aまた外部装置83bは、記憶装置(メモリ)であってもよい。例えば、外部装置83aはネットワークストレージ等であってもよく、外部装置83bはHDD等のストレージであってもよい。 Furthermore, external device 83a or external device 83b may be a storage device (memory). For example, external device 83a may be network storage, and external device 83b may be storage such as an HDD.

また、外部装置83a又は外部装置83bは、前述した実施形態における各装置(把持推定装置17及び/又はコントローラ171など)の構成要素の一部の機能を有する装置でもよい。つまり、コンピュータ81は、外部装置83a又は外部装置83bの処理結果の一部又は全部を送信又は受信してもよい。例えば、外部装置83a又は外部装置83bは、前述した実施形態における把持装置11と、観測装置13と、計量装置15と、把持推定装置17などのうちの少なくとも1つであっても構わない。 Furthermore, external device 83a or external device 83b may be a device having some of the functions of the components of each device (such as gripping estimation device 17 and/or controller 171) in the above-mentioned embodiments. In other words, computer 81 may send or receive some or all of the processing results of external device 83a or external device 83b. For example, external device 83a or external device 83b may be at least one of the gripping device 11, observation device 13, weighing device 15, gripping estimation device 17, etc. in the above-mentioned embodiments.

本明細書(請求項を含む)において、「a、b及びcの少なくとも1つ(一方)」又は「a、b又はcの少なくとも1つ(一方)」の表現(同様な表現を含む)が用いられる場合は、a、b、c、a-b、a-c、b-c、又はa-b-cのいずれかを含む。また、a-a、a-b-b、a-a-b-b-c-c等のように、いずれかの要素について複数のインスタンスを含んでもよい。さらに、a-b-c-dのようにdを有する等、列挙された要素(a、b及びc)以外の他の要素を加えることも含む。 When the expression "at least one of a, b, and c" or "at least one of a, b, or c" (including similar expressions) is used in this specification (including the claims), it includes any of a, b, c, a-b, a-c, bc, or a-bc. It may also include multiple instances of any element, such as a-a, a-bb-b, a-a-bb-cc-c, etc. Furthermore, it also includes the addition of elements other than the listed elements (a, b, and c), such as a-bc-d, which includes d.

本明細書(請求項を含む)において、「データを入力として/データに基づいて/に従って/に応じて」等の表現(同様な表現を含む)が用いられる場合は、特に断りがない場合、各種データそのものを入力として用いる場合や、各種データに何らかの処理を行ったもの(例えば、ノイズ加算したもの、正規化したもの、各種データの中間表現等)を入力として用いる場合を含む。また「データに基づいて/に従って/に応じて」何らかの結果が得られる旨が記載されている場合、当該データのみに基づいて当該結果が得られる場合を含むとともに、当該データ以外の他のデータ、要因、条件、及び/又は状態等にも影響を受けて当該結果が得られる場合をも含み得る。また、「データを出力する」旨が記載されている場合、特に断りがない場合、各種データそのものを出力として用いる場合や、各種データに何らかの処理を行ったもの(例えば、ノイズ加算したもの、正規化したもの、各種データの中間表現等)を出力とする場合も含む。 When expressions such as "data as input/based on/according to/in response to" (and similar expressions) are used in this specification (including the claims), unless otherwise specified, this includes cases where various data itself is used as input, or where various data that has been processed in some way (e.g., noise-added, normalized, intermediate representations of various data, etc.) is used as input. Furthermore, when it is stated that a result is obtained "based on/according to/in response to data," this includes cases where the result is obtained based solely on the data in question, as well as cases where the result is obtained as a result of being influenced by other data, factors, conditions, and/or states. Furthermore, when it is stated that "data is output," unless otherwise specified, this includes cases where various data itself is used as output, or where various data that has been processed in some way (e.g., noise-added, normalized, intermediate representations of various data, etc.) is output.

本明細書(請求項を含む)において、「接続される(connected)」及び「結合される(coupled)」との用語が用いられる場合は、直接的な接続/結合、間接的な接続/結合、電気的(electrically)な接続/結合、通信的(communicatively)な接続/結合、機能的(operatively)な接続/結合、物理的(physically)な接続/結合等のいずれをも含む非限定的な用語として意図される。当該用語は、当該用語が用いられた文脈に応じて適宜解釈されるべきであるが、意図的に或いは当然に排除されるのではない接続/結合形態は、当該用語に含まれるものして非限定的に解釈されるべきである。 When the terms "connected" and "coupled" are used in this specification (including the claims), they are intended as open-ended terms that encompass direct connection/coupling, indirect connection/coupling, electrically connection/coupling, communicatively connection/coupling, functionally connection/coupling, and physically connection/coupling. These terms should be interpreted appropriately according to the context in which they are used, but any form of connection/coupling that is not intentionally or naturally excluded should be interpreted as being included within these terms without any restrictions.

本明細書(請求項を含む)において、「AがBするよう構成される(A configured to B)」との表現が用いられる場合は、要素Aの物理的構造が、動作Bを実行可能な構成を有するとともに、要素Aの恒常的(permanent)又は一時的(temporary)な設定(setting/configuration)が、動作Bを実際に実行するように設定(configured/set)されていることを含んでよい。例えば、要素Aが汎用プロセッサである場合、当該プロセッサが動作Bを実行可能なハードウェア構成を有するとともに、恒常的(permanent)又は一時的(temporary)なプログラム(命令)の設定により、動作Bを実際に実行するように設定(configured)されていればよい。また、要素Aが専用プロセッサ又は専用演算回路等である場合、制御用命令及びデータが実際に付属しているか否かとは無関係に、当該プロセッサの回路的構造が動作Bを実際に実行するように構築(implemented)されていればよい。 When the expression "A configured to B" is used in this specification (including the claims), it may include the physical structure of element A having a configuration capable of performing operation B, and the permanent or temporary setting/configuration of element A being configured/set to actually perform operation B. For example, if element A is a general-purpose processor, it is sufficient that the processor has a hardware configuration capable of performing operation B, and is configured to actually perform operation B through the setting of a permanent or temporary program (instruction). Furthermore, if element A is a dedicated processor or dedicated arithmetic circuit, etc., it is sufficient that the circuit structure of the processor is implemented to actually execute operation B, regardless of whether control instructions and data are actually attached.

本明細書(請求項を含む)において、含有又は所有を意味する用語(例えば、「含む(comprising/including)」及び有する「(having)等)」が用いられる場合は、当該用語の目的語により示される対象物以外の物を含有又は所有する場合を含む、open-endedな用語として意図される。これらの含有又は所有を意味する用語の目的語が数量を指定しない又は単数を示唆する表現(a又はanを冠詞とする表現)である場合は、当該表現は特定の数に限定されないものとして解釈されるべきである。 When words implying containing or possessing (e.g., "comprising," "including," and "having") are used in this specification (including the claims), they are intended to be open-ended terms, including cases where something other than the object indicated by the object of the term is contained or possessed. When the object of such words implies no quantity or a singular number (e.g., expressions using the articles "a" or "an"), the expression should be construed as not being limited to a specific number.

本明細書(請求項を含む)において、ある箇所において「1つ又は複数(one or more)」又は「少なくとも1つ(at least one)」等の表現が用いられ、他の箇所において数量を指定しない又は単数を示唆する表現(a又はanを冠詞とする表現)が用いられているとしても、後者の表現が「1つ」を意味することを意図しない。一般に、数量を指定しない又は単数を示唆する表現(a又はanを冠詞とする表現)は、必ずしも特定の数に限定されないものとして解釈されるべきである。 In this specification (including the claims), although expressions such as "one or more" or "at least one" are used in some places and expressions that do not specify a quantity or that imply a singular number (expressions using the articles "a" or "an") are used in other places, the latter expressions are not intended to mean "one." In general, expressions that do not specify a quantity or that imply a singular number (expressions using the articles "a" or "an") should be interpreted as not necessarily being limited to a specific number.

本明細書において、ある実施例の有する特定の構成について特定の効果(advantage/result)が得られる旨が記載されている場合、別段の理由がない限り、当該構成を有する他の1つ又は複数の実施例についても当該効果が得られると理解されるべきである。但し当該効果の有無は、一般に種々の要因、条件、及び/又は状態等に依存し、当該構成により必ず当該効果が得られるものではないと理解されるべきである。当該効果は、種々の要因、条件、及び/又は状態等が満たされたときに実施例に記載の当該構成により得られるものに過ぎず、当該構成又は類似の構成を規定したクレームに係る発明において、当該効果が必ずしも得られるものではない。 When this specification states that a particular advantage/result is obtained with respect to a particular configuration of a certain embodiment, it should be understood that the same advantage/result can also be obtained with one or more other embodiments having that configuration, unless otherwise stated. However, it should be understood that the presence or absence of the effect generally depends on various factors, conditions, and/or states, etc., and that the effect is not necessarily obtained with that configuration. The effect is merely obtained with the configuration described in the embodiment when various factors, conditions, and/or states, etc. are satisfied, and the effect does not necessarily occur in claimed inventions that define that configuration or a similar configuration.

本明細書(請求項を含む)において、複数のハードウェアが所定の処理を行う場合、各ハードウェアが協働して所定の処理を行ってもよいし、一部のハードウェアが所定の処理の全てを行ってもよい。また、一部のハードウェアが所定の処理の一部を行い、別のハードウェアが所定の処理の残りを行ってもよい。本明細書(請求項を含む)において、「1又は複数のハードウェアが第1の処理を行い、前記1又は複数のハードウェアが第2の処理を行う」等の表現が用いられている場合、第1の処理を行うハードウェアと第2の処理を行うハードウェアは同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。つまり、第1の処理を行うハードウェア及び第2の処理を行うハードウェアが、前記1又は複数のハードウェアに含まれていればよい。なお、ハードウェアは、電子回路、又は電子回路を含む装置等を含んでよい。 In this specification (including the claims), when multiple pieces of hardware perform a predetermined process, the pieces of hardware may work together to perform the predetermined process, or some of the hardware may perform all of the predetermined process. Furthermore, some of the hardware may perform part of the predetermined process, and other hardware may perform the rest of the predetermined process. In this specification (including the claims), when expressions such as "one or more pieces of hardware perform a first process, and the one or more pieces of hardware perform a second process" are used, the hardware performing the first process and the hardware performing the second process may be the same or different. In other words, it is sufficient that the hardware performing the first process and the hardware performing the second process are included in the one or more pieces of hardware. Note that hardware may include electronic circuits, devices including electronic circuits, etc.

本明細書(請求項を含む)において、複数の記憶装置(メモリ)がデータの記憶を行う場合、複数の記憶装置(メモリ)のうち個々の記憶装置(メモリ)は、データの一部のみを記憶してもよいし、データの全体を記憶してもよい。 In this specification (including the claims), when multiple storage devices (memories) store data, each of the multiple storage devices (memories) may store only a portion of the data, or may store the entire data.

以上、本開示の実施形態について詳述したが、本開示は上記した個々の実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲において種々の追加、変更、置き換え及び部分的削除等が可能である。例えば、前述した全ての実施形態において、数値又は数式を説明に用いている場合は、一例として示したものであり、これらに限られるものではない。また、実施形態における各動作の順序は、一例として示したものであり、これらに限られるものではない。 Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail above, the present disclosure is not limited to the individual embodiments described above. Various additions, modifications, substitutions, and partial deletions are possible within the scope of the conceptual idea and spirit of the present invention, which is derived from the content defined in the claims and their equivalents. For example, in all of the above-described embodiments, when numerical values or formulas are used in explanations, they are shown as examples only and are not intended to be limiting. Furthermore, the order of each operation in the embodiments is shown as an example only and is not intended to be limiting.

Claims (7)

互いに対向して水平面内の所定の方向に開閉可能に根元部により支持された第1の部材と第2の部材とを有する食品把持用の平行グリッパと、
前記平行グリッパを備える把持装置と、
前記平行グリッパを食品に鉛直方向の上側から差し込んで前記食品の一部を掴み取り、掴み取られた前記食品を目的位置で解放するよう、前記把持装置の動作を制御する制御手段と、を備え、
前記平行グリッパは、
前記第1の部材と前記第2の部材とは、前記平行グリッパの閉状態において前記食品が内包される空間を形成する面形状を有し、
前記第1の部材と前記第2の部材とは、前記閉状態において互いに対向し、かつ前記根元部に対して前記鉛直方向の下側に位置する先端部を有し、
前記先端部は、直線状の縁で形成され、
前記第1の部材において前記所定の方向と交わる第1の面形状は、前記根元部から前記先端部に向かって、前記鉛直方向に対して前記第2の部材の側に傾斜し、
前記第2の部材において前記所定の方向と交わる第2の面形状は、前記根元部から前記先端部に向かって、前記鉛直方向に対して前記第1の部材の側に傾斜し、
前記第1の面形状と前記第2の面形状とは、前記平行グリッパの開閉に応じて前記所定の方向に移動する、
前記平行グリッパである、
システム。
a parallel gripper for gripping food, the first and second members being opposed to each other and supported by a base portion so as to be openable and closable in a predetermined direction in a horizontal plane;
a gripping device including the parallel grippers;
a control means for controlling the operation of the gripping device so that the parallel grippers are inserted into the food from above in the vertical direction to grip a part of the food, and the gripped food is released at a target position;
The parallel gripper
the first member and the second member have a surface shape that forms a space in which the food is contained when the parallel grippers are in a closed state,
the first member and the second member face each other in the closed state and have a tip portion located below the base portion in the vertical direction,
The tip is formed with a straight edge,
a first surface shape of the first member intersecting with the predetermined direction is inclined from the base portion toward the tip portion toward the second member with respect to the vertical direction;
a second surface shape of the second member intersecting with the predetermined direction is inclined from the base portion toward the tip portion toward the first member with respect to the vertical direction;
the first surface shape and the second surface shape move in the predetermined direction in response to opening and closing of the parallel grippers.
The parallel gripper
system.
前記制御手段は、前記食品が広がる領域のうち前記食品を掴み取る領域を決定し、当該決定された前記領域に前記平行グリッパを差し込んで前記掴み取りを行うように前記把持装置の動作を制御する、
請求項1に記載のシステム。
the control means determines an area in which the food product is to be gripped within the area in which the food product is spread, and controls the operation of the gripping device so as to insert the parallel grippers into the determined area and perform the gripping.
The system of claim 1 .
前記制御手段は、前記食品が広がる領域のうち、前記食品の状態が所定の条件を満たす領域から、前記食品を掴み取ると決定する、
請求項1又は2に記載のシステム。
The control means determines to grab the food from an area where the state of the food satisfies a predetermined condition among the areas where the food is spread.
3. The system according to claim 1 or 2 .
前記制御手段は、前記食品が広がる領域のうちの複数の領域における前記食品の状態を取得し、前記食品の状態が前記所定の条件を満たす領域から、前記食品を掴み取ると決定する、
請求項に記載のシステム。
The control means acquires the state of the food in a plurality of areas among the areas in which the food is spread, and determines to grab the food from an area where the state of the food satisfies the predetermined condition.
The system of claim 3 .
前記食品の状態は、前記食品が広がる領域の表面の凹凸に関連する情報を含む、
請求項又はに記載のシステム。
The state of the food product includes information related to the surface irregularities of the area where the food product is spread.
5. The system according to claim 3 or 4 .
前記食品が広がる領域における前記食品の状態を取得するための計測装置を有する、
請求項乃至のいずれか1つに記載のシステム。
a measuring device for acquiring the state of the food in the area where the food spreads;
6. A system according to any one of claims 3 to 5 .
前記所定の条件は、前記平行グリッパで掴み取られる前記食品の量の不確実性に関する条件を含む、
請求項乃至のいずれか1つに記載のシステム。
the predetermined conditions include a condition regarding uncertainty of the amount of the food product grasped by the parallel grippers;
7. A system according to any one of claims 3 to 6 .
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