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公開番号2024157810
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2023072401
出願日2023-04-26
発明の名称ロボット制御装置及びロボット制御方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人信友国際特許事務所
主分類B25J 13/08 20060101AFI20241031BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】物品の形状が一定でない場合でも、ロボットがプレイスする高さを正確に推定できるようにする。
【解決手段】物品をロボットがピックする前の画像と、物品をロボットがピックした後の画像を取得し、取得したピックする前の画像から生成した点群画像から、把持対象物品の第1の面を認識し、取得したピックした後の画像から生成した点群画像から、第1の面が所定の方向に投影された領域の部分点群を取得する画像処理部と、画像処理部で得た部分点群からピック前後の距離変化から第1の距離を算出するピック状態算出部と、第1の距離に基づきロボットが物品をプレイスする高さを算出する高さ算出部とを備える。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
所定の物品をピック位置でピックして、プレイス位置でプレイスするロボットを制御するロボット制御装置であって、
前記物品を前記ロボットがピックする前の画像と、前記物品を前記ロボットがピックした後の画像を取得し、取得したピックする前の画像から生成した点群画像から、把持対象物品の第１の面を認識し、取得したピックした後の画像から生成した点群画像から、前記第１の面が所定の方向に投影された領域の部分点群を取得する画像処理部と、
前記画像処理部で得た前記部分点群からピック前後の距離変化から第１の距離を算出するピック状態算出部と、
前記第１の距離に基づき前記ロボットが前記物品をプレイスする高さを算出する高さ算出部と、を備える
ロボット制御装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記ピック状態算出部は、前記部分点群を所定のサイズの格子状に分割し、分割した各格子に含まれる点群から、前記第１の面に最も近い点を近傍点として抽出して、前記第１の距離を算出する
請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項３】
前記高さ算出部は、各近傍点と前記第１の面との距離の最大値と最小値から所定の区分のヒストグラムを作成し、
前記ヒストグラムの所定の順位の階級値を、前記第１の距離として算出する
請求項２に記載のロボット制御装置。
【請求項４】
前記ヒストグラムの最大値に近い区間の値が他の区間と比べて相対的に大きいかを出力する
請求項３に記載のロボット制御装置。
【請求項５】
前記高さ算出部は、前記ヒストグラムの最大値に近い区間の値が他の区間と比べて相対的に大きくない場合に、前記部分点群を所定のサイズの格子状に分割した各格子に含まれる点群から、前記第１の面に最も近い点と前記第１の面との距離を検出し、
前記各格子に対して検出した各距離の平均値に基づき、前記ロボットが前記物品をプレイスする位置を算出する
請求項４に記載のロボット制御装置。
【請求項６】
前記高さ算出部は、前記ヒストグラムの最大値に近い区間の値が他の区間と比べて相対的に大きい場合に、前記部分点群を所定のサイズの格子状に分割する際の分割数を下げ、前記ヒストグラムの最大値に近い区間の値が他の区間と比べて相対的に大きくない場合に、前記部分点群を所定のサイズの格子状に分割する際の分割数を下げる
請求項４に記載のロボット制御装置。
【請求項７】
前記高さ算出部は、前記部分点群の中の前記第１の面に最も近い近傍点と前記第１の面との距離、又は前記部分点群と前記第１の面との距離の平均距離を検出し、
前記近傍点と前記第１の面との距離又は前記平均距離に基づき前記ロボットが前記物品をプレイスする高さを算出する
請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項８】
所定の物品をピック位置でピックして、プレイス位置でプレイスするロボットを制御するロボット制御方法であって、
前記物品を前記ロボットがピックする前の画像と、前記物品を前記ロボットがピックした後の画像を取得し、取得したピックする前の画像から生成した点群画像から、把持対象物品の第１の面を認識し、取得したピックした後の画像から生成した点群画像から、前記第１の面が所定の方向に投影された領域の部分点群を取得する画像処理と、
前記画像処理により得た前記部分点群からピック前後の距離変化から第１の距離を算出するピック状態算出処理と、
前記第１の距離に基づき前記ロボットが前記物品をプレイスする高さを算出する高さ算出処理と、を含む
ロボット制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット制御装置及びロボット制御方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ロボットによる物品の搬送作業が様々な分野で行われている。例えば、医療検査室などの検体の仕分け作業に、ロボットを導入することが行われている。この場合、ロボットアームは検体を把持するためのハンドを有する。ロボットアームのハンドは、バラ積み状態の物品(試験管など)を把持し、指定場所にセットする作業を高い確実性でかつ高スループットで実行できることが求められる。特に、多数の物品がバラ積み状態で重なって置かれている場合、１つ１つの物品の高さは異なり、ロボットは把持する物品の高さを正確に検知しないと、把持することができない。
【０００３】
特許文献１には、移載対象ワークの高さを正確に計測することができる移載対象ワーク高さ計測システムにおいて、直方体形状の物品の高さを推定する技術が記載されている。すなわち、特許文献１には、荷積みされた複数のワークの三次元点群情報を取得するとともに、移載対象ワークを仮移動させた後の荷積みされた複数のワークの三次元点群情報を取得する撮像部と、この撮像部で取得された三次元点群情報からワークの高さを計測する際に必要な当該ワークの平面を取得する際に用いられる平面フィッティングの対象となる三次元点群情報を選別する箱の高さ推定部とを有する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－３６２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
直方体形状の物品の高さを推定する既存の技術では、物品として箱物が対象となっており、把持後の点群から下・横側の平面を推定して、これを元に直方体形状の高さを推定している。しかしながら、推定対象となる物品が袋物やパウチ包装された物品の場合、物品の形が変形して一定ではないため、下側の平面が一意に決まらない。したがって、変形する可能性がある物品が積み重なっている状況では、物品の高さを正しく推定できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑み、物品の形状が一定でない場合でも、ロボットがプレイスする高さを正確に推定することができるロボット制御装置及びロボット制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、本発明のロボット制御装置は、所定の物品をピック位置でピックして、プレイス位置でプレイスするロボットを制御するロボット制御装置であって、物品をロボットがピックする前の画像と、物品をロボットがピックした後の画像を取得し、取得したピックする前の画像から生成した点群画像から、把持対象物品の第１の面を認識し、取得したピックした後の画像から生成した点群画像から、第１の面が所定の方向に投影された領域の部分点群を取得する画像処理部と、画像処理部で得た部分点群からピック前後の距離変化から第１の距離を算出するピック状態算出部と、第１の距離に基づきロボットが物品をプレイスする高さを算出する高さ算出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ピックしてプレイスする物品がバラ積みや斜めになった状況で積まれていても、ロボットのアームの手先の高さ位置を正しく推定できるようになる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の一実施の形態例によるシステム全体の例を示す構成図である。
本発明の一実施の形態例によるロボット制御装置の構成例を示すブロック図である。
本発明の一実施の形態例によるロボット制御装置の処理例を示すフローチャートである。
本発明の一実施の形態例による対象物のピック・プレイス過程（ピックする前）の一例を示す図である。
本発明の一実施の形態例による対象物のピック・プレイス過程（ピックした後）の一例を示す図である。
本発明の一実施の形態例による対象物のプレイス高さの例を示す図である。
本発明の一実施の形態例による対象物の適切なプレイス高さを推定する処理例を示す図である。
本発明の一実施の形態例によるヒストグラムの例を示す図である。
本発明の一実施の形態例によるヒストグラムの解析処理の例を示すフローチャートである。
本発明の一実施の形態例による対象物の高さ推定の別の例（その１）を図である。
本発明の一実施の形態例による対象物の高さ推定の別の例（その２）を図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態例（以下、「本例」と称する）によるロボット制御装置及びロボット制御方法を、添付図面を参照して説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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