JPH04146090A - ロボットによる物体把持・移動方法 - Google Patents
ロボットによる物体把持・移動方法Info
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- JPH04146090A JPH04146090A JP26634990A JP26634990A JPH04146090A JP H04146090 A JPH04146090 A JP H04146090A JP 26634990 A JP26634990 A JP 26634990A JP 26634990 A JP26634990 A JP 26634990A JP H04146090 A JPH04146090 A JP H04146090A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、無作為に置かれている複数の物体を、把持部
を持つロボットの多自由度マニピュレータにより順次把
持し、所定の位置に移動させる物体の把持・移動方法に
関する。
を持つロボットの多自由度マニピュレータにより順次把
持し、所定の位置に移動させる物体の把持・移動方法に
関する。
［従来の技術］
従来、ビンピッキング等のような複数の物体の把持作業
においては、物体を安定に把持し他の位置に移動させる
ために物体の把持順序をオペレータが決定していた。ま
た、物体が積み重なっている場合には単純に上方にある
物体から把持していくという方法がとられている。
においては、物体を安定に把持し他の位置に移動させる
ために物体の把持順序をオペレータが決定していた。ま
た、物体が積み重なっている場合には単純に上方にある
物体から把持していくという方法がとられている。
［発明が解決しようとする課題］
上述した従来の方法は、物体把持順序をオペレータが決
定しているため、作業時間がかかるという欠点があり、
さらに、把持順序を人間の感で実行しているためロボッ
トにとって物体を安定把持できない状態になる場合が生
じ、把持した物体を目的位置まで確実に移動させること
ができないことがあるという欠点かあった。
定しているため、作業時間がかかるという欠点があり、
さらに、把持順序を人間の感で実行しているためロボッ
トにとって物体を安定把持できない状態になる場合が生
じ、把持した物体を目的位置まで確実に移動させること
ができないことがあるという欠点かあった。
本発明の目的は、無作為に置かれた複数の物体の把持順
序を自動的に決定する、ロボットによる物体の把持・移
動方法を提供することである。
序を自動的に決定する、ロボットによる物体の把持・移
動方法を提供することである。
［課題を解決するための手段］
本発明の、ロボットによる物体の把持・移動方法は、
複数の物体の画像情報を獲得するステップと、前記画像
情報から各物体をラベリングし、各物体の重心位置の座
標、姿勢情報を獲得し、これら情報と物体の幾何モデル
により、各物体がおかれている環境の作業環境モデルを
作成するステップと、 各物体か単独で置かれた場合の安定把持位置を前記作業
環境モデルより作成するステップと、各物体について、
当該物体の重心位置と、他の物体の重心位置の平均値で
ある平均重心位置との距離である離散層を計算するステ
ップと、把持が未だ実行されていない物体の内で、離散
層が最大の物体を選択するステップと、同−離散層を持
つ物体が１個だけ選択された場合、計算された該物体の
安定把持位置で該物体を把持できるかチェックし、でき
ない場合は安定把持位置を再計算し、該物体の把持およ
び移動を実行し、全ての物体の把持および移動が終了す
れば処理を終了し、終了していなければ離散層が最大の
物体を選択するステップに戻るステップと、同−離散層
を持つ物体が複数個選択された場合、各物体について計
算された該物体の安定把持位置で該物体を把持できるか
チェックし、できない場合は安定把持位置を再計算し、
次に可操作度を計算し可操作度が最大の物体を把持し、
移動させる処理を同−離散層を持つ物体が無くなるまで
経返し、全ての物体の把持および移動が終了すれば処理
を終了し、終了していなければ離散層が最大の物体を選
択するステップに戻るステップとを有する。
情報から各物体をラベリングし、各物体の重心位置の座
標、姿勢情報を獲得し、これら情報と物体の幾何モデル
により、各物体がおかれている環境の作業環境モデルを
作成するステップと、 各物体か単独で置かれた場合の安定把持位置を前記作業
環境モデルより作成するステップと、各物体について、
当該物体の重心位置と、他の物体の重心位置の平均値で
ある平均重心位置との距離である離散層を計算するステ
ップと、把持が未だ実行されていない物体の内で、離散
層が最大の物体を選択するステップと、同−離散層を持
つ物体が１個だけ選択された場合、計算された該物体の
安定把持位置で該物体を把持できるかチェックし、でき
ない場合は安定把持位置を再計算し、該物体の把持およ
び移動を実行し、全ての物体の把持および移動が終了す
れば処理を終了し、終了していなければ離散層が最大の
物体を選択するステップに戻るステップと、同−離散層
を持つ物体が複数個選択された場合、各物体について計
算された該物体の安定把持位置で該物体を把持できるか
チェックし、できない場合は安定把持位置を再計算し、
次に可操作度を計算し可操作度が最大の物体を把持し、
移動させる処理を同−離散層を持つ物体が無くなるまで
経返し、全ての物体の把持および移動が終了すれば処理
を終了し、終了していなければ離散層が最大の物体を選
択するステップに戻るステップとを有する。
［作用］
離散層および可操作度の２つの評価パラメータを用いて
、無作為に置かれた複数の物体の把持順序を自動的に決
定するので、作業時間が短縮でき、また物体を安定に把
持するので、把持された物体を目標位置まで確実に移動
させることができる。
、無作為に置かれた複数の物体の把持順序を自動的に決
定するので、作業時間が短縮でき、また物体を安定に把
持するので、把持された物体を目標位置まで確実に移動
させることができる。
［実施例］
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明の、ロボットによる物体の把持・移動方
法の一実施例を示す流れ図、第２図は離散層の説明図、
第３図はマニピュレータの概略図である。
法の一実施例を示す流れ図、第２図は離散層の説明図、
第３図はマニピュレータの概略図である。
第２図に示すように、テーブル３０に無作為におかれて
いる多数の物体２１，２２．・・・、２ｎを、把持部を
持つロボットの多自由度マニピュレータにより順次把持
し、所定の位置に移動させる作業を考える。
いる多数の物体２１，２２．・・・、２ｎを、把持部を
持つロボットの多自由度マニピュレータにより順次把持
し、所定の位置に移動させる作業を考える。
まず、これら物体２１，２２．・・・、２ｎの画像情報
をＴＶカメラ等の視覚センサにより獲得する（ステップ
１）。次に、前記画像情報から各物体２１〜２ｎをラベ
リングし、各物体の重心位置の座標、姿勢情報、各頂点
の座標を計算し、これら情報と計算機内にある物体の幾
何モデル（物体の形状、寸法）により各物体２１〜２ｎ
の作業環境モデル（物体２１〜２ｎが置かれている環境
を３次元座標で表現したもの）を作成する（ステップ２
）。ここで、「ラベリング」とは、連続した同一領域に
属する点に同一のラベルを付けるということである。簡
単にいうと、一つの画面の中に幾つかの領域があるとき
、それぞれの領域に対して、番号付けを行なうことを意
味する。また、ここでは、２次元での計算、つまり２値
画像処理となるので重心位置を求める手法には様々な手
法がすでにある。−数的な方法として慣性モーメントか
ら求める方法がある。ｆ（ｘ、ｙ）を座標（ｘ、ｙ）の
画素の値（２値画像の場合０か１）、慣性モーメントを
ｍｉ、１−１（ｘ’ｙ’ｆ （ｘ、ｙ）ｄｘｄｙとする
と重心位置（ｘｃ。
をＴＶカメラ等の視覚センサにより獲得する（ステップ
１）。次に、前記画像情報から各物体２１〜２ｎをラベ
リングし、各物体の重心位置の座標、姿勢情報、各頂点
の座標を計算し、これら情報と計算機内にある物体の幾
何モデル（物体の形状、寸法）により各物体２１〜２ｎ
の作業環境モデル（物体２１〜２ｎが置かれている環境
を３次元座標で表現したもの）を作成する（ステップ２
）。ここで、「ラベリング」とは、連続した同一領域に
属する点に同一のラベルを付けるということである。簡
単にいうと、一つの画面の中に幾つかの領域があるとき
、それぞれの領域に対して、番号付けを行なうことを意
味する。また、ここでは、２次元での計算、つまり２値
画像処理となるので重心位置を求める手法には様々な手
法がすでにある。−数的な方法として慣性モーメントか
ら求める方法がある。ｆ（ｘ、ｙ）を座標（ｘ、ｙ）の
画素の値（２値画像の場合０か１）、慣性モーメントを
ｍｉ、１−１（ｘ’ｙ’ｆ （ｘ、ｙ）ｄｘｄｙとする
と重心位置（ｘｃ。
ｙＣ）は１Ｘｃ−Ｌｏ／ｍｏｏ Ｙｃ−１１１ｏ＋／ｍ
ｏｏで計算できる。
ｏｏで計算できる。
また、「姿勢」とは重心位置での物体の主軸とＸ軸との
なす角度を意味する。姿勢は、重心位置を求めた時に使
用した慣性モーメントを使用して求める。物体の主軸と
Ｘ軸となす角度をθ（姿勢）とすると、 θ＝ ｔａｎ−’ （２ｍ、 ！／ （＋１２０−１１
０２））／２となる。
なす角度を意味する。姿勢は、重心位置を求めた時に使
用した慣性モーメントを使用して求める。物体の主軸と
Ｘ軸となす角度をθ（姿勢）とすると、 θ＝ ｔａｎ−’ （２ｍ、 ！／ （＋１２０−１１
０２））／２となる。
「各頂点の座標」は予め物体の形状と寸法がわかってい
るので、重心位置と姿勢を使えば簡単に求められる。次
に、テーブル３０上に各物体２１〜２ｎが単独でおかれ
た場合について物体座標系内の安定把持位置を計算する
（ステップ３）。物体を安定に把持するには把持部の接
触面積の大きい面を、さらに重心位置を把持することで
ある。
るので、重心位置と姿勢を使えば簡単に求められる。次
に、テーブル３０上に各物体２１〜２ｎが単独でおかれ
た場合について物体座標系内の安定把持位置を計算する
（ステップ３）。物体を安定に把持するには把持部の接
触面積の大きい面を、さらに重心位置を把持することで
ある。
そのため、まず、物体の幾何モデルより平行な面のベア
を選び出す。なお、この時物体が置かれている面を含む
ベアを除外する。次に、各々のベアの中心点（２面の各
中心位置を結んだ直線の中心座標）を計算し、この中で
物体の重心位置に最も近い中心点を安定把持位置とする
。次に、各物体２１〜２ｎについて、当該物体の重心位
置と、他の物体の重心位置の平均値である平均重心位置
との距離である離散風ｄを次式により計算する（ステッ
プ４）。
を選び出す。なお、この時物体が置かれている面を含む
ベアを除外する。次に、各々のベアの中心点（２面の各
中心位置を結んだ直線の中心座標）を計算し、この中で
物体の重心位置に最も近い中心点を安定把持位置とする
。次に、各物体２１〜２ｎについて、当該物体の重心位
置と、他の物体の重心位置の平均値である平均重心位置
との距離である離散風ｄを次式により計算する（ステッ
プ４）。
ここで、Ｘｃｉ、ｘｃＪ＋Ｖｅｌ＋ｙｃｊ ：重心座標
ｎ：物体の個数 この場合、物体の形状は同一であるため、離散風ｄの計
算は２次元で十分である。また、物体が接触していても
しラベリングされていれば離散風ｄは計算できる。次に
、離散風ｄが大きい物体から把持および移動を実行する
ため、離散風ｄが最大の物体を選択する（ステップ５）
。しかし、離散風ｄを計算した時点で処理は次の２通り
に分けられる（ステップ６）。これは、同一の離散風の
値を持つ物体が１個だけの場合と離散風が同一な物体が
複数個あるときの場合である。まず、前者の場合、ステ
ップ３で計算しておいた安定把持位置で物体を把持でき
るかどうかチェックし、できない場合には把持位置の修
正（再計算）を行ない（ステップ７）、把持および移動
を実行する（ステップ８）。把持領域がない場合には次
に離散風が大なる物体について同様な処理を実行する。
ｎ：物体の個数 この場合、物体の形状は同一であるため、離散風ｄの計
算は２次元で十分である。また、物体が接触していても
しラベリングされていれば離散風ｄは計算できる。次に
、離散風ｄが大きい物体から把持および移動を実行する
ため、離散風ｄが最大の物体を選択する（ステップ５）
。しかし、離散風ｄを計算した時点で処理は次の２通り
に分けられる（ステップ６）。これは、同一の離散風の
値を持つ物体が１個だけの場合と離散風が同一な物体が
複数個あるときの場合である。まず、前者の場合、ステ
ップ３で計算しておいた安定把持位置で物体を把持でき
るかどうかチェックし、できない場合には把持位置の修
正（再計算）を行ない（ステップ７）、把持および移動
を実行する（ステップ８）。把持領域がない場合には次
に離散風が大なる物体について同様な処理を実行する。
後者の同一の離散風の物体が複数個ある場合は、以下の
手順で把持順序を決定する。各物体に対して、ステップ
３で計算しておいた安定把持位置で物体を把持できるか
どうかについてチェックし、把持できない場合には把持
位置の修正を実行する（ステップ１０）。把持位置の修
正は物体形状が同一なため、２次元座標で考えて十分で
ある。把持位置のチェック方法は、まず、把持対象物体
の周囲に把持部の大きさを考えた２次元領域（直線の方
程式で表現できる）を設定し、この領域に他の物体の頂
点座標が入っているか、いないかについて計算する。入
っていなければ、修正をせずに予め計算しである安定把
持位置が選ばれる。入っている場合には、把持位置の修
正を行なう。把持位置の修正は、２次元領域に含まれる
他の物体の領域、つまり把持部と他の物体が衝突する領
域を全て計算する。２次元領域で残った領域のなかで把
持できる領域を全て計算しさらにその領域のなかで最も
重心位置に近い中心点をもつ領域を選び把持を行なう。
手順で把持順序を決定する。各物体に対して、ステップ
３で計算しておいた安定把持位置で物体を把持できるか
どうかについてチェックし、把持できない場合には把持
位置の修正を実行する（ステップ１０）。把持位置の修
正は物体形状が同一なため、２次元座標で考えて十分で
ある。把持位置のチェック方法は、まず、把持対象物体
の周囲に把持部の大きさを考えた２次元領域（直線の方
程式で表現できる）を設定し、この領域に他の物体の頂
点座標が入っているか、いないかについて計算する。入
っていなければ、修正をせずに予め計算しである安定把
持位置が選ばれる。入っている場合には、把持位置の修
正を行なう。把持位置の修正は、２次元領域に含まれる
他の物体の領域、つまり把持部と他の物体が衝突する領
域を全て計算する。２次元領域で残った領域のなかで把
持できる領域を全て計算しさらにその領域のなかで最も
重心位置に近い中心点をもつ領域を選び把持を行なう。
次に、各々の物体の可操作度Ｗを計算し、可操作度Ｗの
大きい物体から把持および移動を実行する（ステップ１
１゜１２）。ここで、可操作度Ｗは物体の把持位置での
マニピュレータの操作性の柔軟さを表すパラメータで、
この可操作度Ｗの値が大なるほどマビュレータの柔軟な
動作が期待できる。つまり、物体を把持してから動作で
きる範囲の広さを表わしている。
大きい物体から把持および移動を実行する（ステップ１
１゜１２）。ここで、可操作度Ｗは物体の把持位置での
マニピュレータの操作性の柔軟さを表すパラメータで、
この可操作度Ｗの値が大なるほどマビュレータの柔軟な
動作が期待できる。つまり、物体を把持してから動作で
きる範囲の広さを表わしている。
この可操作度Ｗは以下に示す公知の式で計算できる。
ｗ＝ｐ２ニル２ムＺ２ｓｉｎθ２＋ム５ｉｎ（θ２＋０
３））ｓｉｎθ３１Ｘ２．Ｓｂ２ ：リンク長、θ２．
θ３ ：関節角度第３図は上記可操作度Ｗを計算する際
のマニピュレータの各パラメータを図示したものである
。
３））ｓｉｎθ３１Ｘ２．Ｓｂ２ ：リンク長、θ２．
θ３ ：関節角度第３図は上記可操作度Ｗを計算する際
のマニピュレータの各パラメータを図示したものである
。
ＩＬ２ 、 ｌ ３は各々第２関節のリンク長、第３関
節のリンク長を示す。また、θ２は第２関節と２軸との
角度、θ３は第２関節と第３関節との間の角度を表す。
節のリンク長を示す。また、θ２は第２関節と２軸との
角度、θ３は第２関節と第３関節との間の角度を表す。
図で、菱形の部分（Ｚ軸回りに回転する関節を意味して
いる）が第１関節に相当する。可操作度Ｗの計算式はマ
ニピュレータの手首の自由度を無視（一般にこの仮定で
の計算が普通である）した計算式であるので、図でも手
首は書かれていない。次に、残った物体に対して、把持
位置の修正および可操作度Ｗの計算を実行し、可操作度
Ｗが最大の物体を把持および移動させる（ステップ１０
〜１２）。この処理を同−離散度を持つ物体がなくなる
まで実行する（ステップ３）。
いる）が第１関節に相当する。可操作度Ｗの計算式はマ
ニピュレータの手首の自由度を無視（一般にこの仮定で
の計算が普通である）した計算式であるので、図でも手
首は書かれていない。次に、残った物体に対して、把持
位置の修正および可操作度Ｗの計算を実行し、可操作度
Ｗが最大の物体を把持および移動させる（ステップ１０
〜１２）。この処理を同−離散度を持つ物体がなくなる
まで実行する（ステップ３）。
以上の処理（ステップ５〜８．ステップ１０〜１３）を
把持物体がなくなるまで実行する（ステップ９）。
把持物体がなくなるまで実行する（ステップ９）。
［発明の効果コ
以上説明したように本発明は、離散度および可操作度の
２つの評価パラメータを用いて、無作為に置かれた複数
の物体の把持順序を自動的に決定することにより、作業
時間を短縮でき、また、物体を安定に把持することによ
り、把持された物体を目標位置まで確実に移動させるこ
とができる効果がある。
２つの評価パラメータを用いて、無作為に置かれた複数
の物体の把持順序を自動的に決定することにより、作業
時間を短縮でき、また、物体を安定に把持することによ
り、把持された物体を目標位置まで確実に移動させるこ
とができる効果がある。
第１図は本発明の、ロボットによる物体の把持・移動方
法の一実施例を示す流れ図、第２図は離散度の説明図、
第３図はマニピュレータの概略図である。 １〜１３−・・ステップ、 ２１〜２ ｎ−物体、 ３０・・・テーブル。 特許出願人 日本電信電話株式会社
法の一実施例を示す流れ図、第２図は離散度の説明図、
第３図はマニピュレータの概略図である。 １〜１３−・・ステップ、 ２１〜２ ｎ−物体、 ３０・・・テーブル。 特許出願人 日本電信電話株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、無作為に置かれている複数の物体を、把持部を持つ
ロボットの多自由度マニピュレータにより順次把持し、
所定の位置に移動させる、ロボットによる物体の把持・
移動方法であって、前記複数の物体の画像情報を獲得す
るステップと、 前記画像情報から各物体をラベリングし、各物体の重心
位置の座標、姿勢情報を獲得し、これら情報と物体の幾
何モデルにより、各物体がおかれている環境の作業環境
モデルを作成するステップと、 各物体が単独で置かれた場合の安定把持位置を前記作業
環境モデルより計算するステップと、 各物体について、当該物体の重心位置と、他の物体の重
心位置の平均値である平均重心位置との距離である離散
度を計算するステップと、把持が未だ実行されていない
物体の内で、離散度が最大の物体を選択するステップと
、 同一離散度を持つ物体が１個だけ選択された場合、計算
された該物体の安定把持位置で該物体を把持できるかチ
ェックし、できない場合は安定把持位置を再計算し、該
物体の把持および移動を実行し、全ての物体の把持およ
び移動が終了すれば処理を終了し、終了していなければ
離散度が最大の物体を選択するステップに戻るステップ
と、 同一離散度を持つ物体が複数個選択された場合、各物体
について計算された該物体の安定把持位置で該物体を把
持できるかチェックし、できない場合は安定把持位置を
再計算し、次に可操作度を計算し可操作度が最大の物体
を把持し、移動させる処理を同一離散度を持つ物体が無
くなるまで繰返し、全ての物体の把持および移動が終了
すれば処理を終了し、終了していなければ離散度が最大
の物体を選択するステップに戻るステップとを有するロ
ボットによる物体把持・移動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26634990A JPH04146090A (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | ロボットによる物体把持・移動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26634990A JPH04146090A (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | ロボットによる物体把持・移動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04146090A true JPH04146090A (ja) | 1992-05-20 |
Family
ID=17429706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26634990A Pending JPH04146090A (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | ロボットによる物体把持・移動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04146090A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002113678A (ja) * | 2000-10-06 | 2002-04-16 | Seiko Instruments Inc | トラッキング方法、及びトラッキングシステム |
| JP2011073066A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Canon Inc | 物体把持制御方法及び装置 |
| JP2012055995A (ja) * | 2010-09-07 | 2012-03-22 | Fuji Electric Co Ltd | ロボット制御装置、物品取り出しシステム、プログラムおよびロボットの制御方法 |
| JP2017136677A (ja) * | 2015-07-29 | 2017-08-10 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法、ロボット制御装置及びロボットシステム |
| JP2021041513A (ja) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | 株式会社東芝 | ハンドリング装置、制御装置、および保持方法 |
| CN115781684A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-03-14 | 梅卡曼德（北京）机器人科技有限公司 | 多抓阵列与物品之间的对齐方法、装置及物品抓取方法 |
-
1990
- 1990-10-05 JP JP26634990A patent/JPH04146090A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002113678A (ja) * | 2000-10-06 | 2002-04-16 | Seiko Instruments Inc | トラッキング方法、及びトラッキングシステム |
| JP2011073066A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Canon Inc | 物体把持制御方法及び装置 |
| US8788095B2 (en) | 2009-09-29 | 2014-07-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Object grasping control method and apparatus |
| JP2012055995A (ja) * | 2010-09-07 | 2012-03-22 | Fuji Electric Co Ltd | ロボット制御装置、物品取り出しシステム、プログラムおよびロボットの制御方法 |
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| CN115781684A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-03-14 | 梅卡曼德（北京）机器人科技有限公司 | 多抓阵列与物品之间的对齐方法、装置及物品抓取方法 |
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