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公開番号2025042948
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2023150167
出願日2023-09-15
発明の名称把持装置、把持システムおよび把持装置の制御方法
出願人国立大学法人九州工業大学
代理人個人,個人
主分類B25J 13/00 20060101AFI20250321BHJP(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】ロボット等を使用して食品を把持する装置において、麺などの紐状物体に対しても所定量を安定して把持することができる把持装置を提供する。
【解決手段】把持装置は、紐状物体である対象物を認識する対象物認識部と、複数の爪を備え、制御信号に基づき前記対象物を把持する把持部と、前記把持部の動作を学習し、学習パラメータを生成する把持学習部と、前記学習パラメータに基づき、前記制御信号を出力する制御部とを備え、前記制御部は、前記把持部に対し、前記対象物認識部で認識された対象物を第1の場所で把持し、前記第1の場所とは異なる第2の場所に載置する制御信号を出力する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
紐状物体である対象物を認識する対象物認識部と、
複数の爪を備え、制御信号に基づき前記対象物を把持する把持部と、
前記把持部の動作を学習し、学習パラメータを生成する把持学習部と、
前記学習パラメータに基づき、前記制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記把持部に対し、前記対象物認識部で認識された前記対象物を第１の場所で把持し、前記第１の場所とは異なる第２の場所に載置する前記制御信号を出力する
把持装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記対象物を撮像するカメラと、
前記カメラで撮像された画像から、所定の領域を抽出する画像抽出部と、
前記画像抽出部で抽出された画像から、前記把持部で把持された前記対象物の重量を予測する重量予測部と、
前記対象物が把持される前後の重量を計測し、この計測された値に基づき前記把持部で把持された前記対象物の重量を算出する重量算出部と、をさらに備え、
前記把持学習部は、前記重量予測部の出力と前記重量算出部の出力とに基づき学習を行って前記学習パラメータを生成する請求項１に記載の把持装置。
【請求項３】
前記把持学習部は、深層強化学習により学習を行う請求項２に記載の把持装置。
【請求項４】
前記紐状物体は、麺である、請求項１から請求項３のいずれかに記載の把持装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記把持部に対し、前記爪の先端を前記対象物の上側表面から所定距離の範囲内で動作させる第２の制御信号をさらに出力する請求項１に記載の把持装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１の場所に載置されている対象物の表面形状に応じて前記把持部を上下方向に移動させる第３の制御信号をさらに出力する請求項５に記載の把持装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記爪を開閉させる第４の制御信号さらに出力し、前記第４の制御信号に基づき前記爪を開状態から閉状態に動作させ、前記第３の制御信号に基づき、前記把持部を上方向に移動させる請求項６記載の把持装置。
【請求項８】
前記所定距離は、３ｍｍである請求項５に記載の把持装置。
【請求項９】
紐状物体である対象物を認識する対象物認識部と、
複数の爪を備え、制御信号に基づき前記対象物を把持する把持部と、
前記把持部の動作を学習し、学習パラメータを生成する把持学習部と、
前記学習パラメータに基づき、前記制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記把持部に対し、前記対象物認識部で認識された前記対象物を第１の場所で把持し、前記第１の場所とは異なる第２の場所に載置する前記制御信号を出力する把持装置と、
前記把持部の３Ｄモデルを生成するシミュレータと、
画像を表示する画像表示装置と、を備え、
前記画像表示装置は、カメラを備え、前記カメラで撮影された画像に、前記シミュレータにより生成された前記把持部の３Ｄモデルを合成して表示する、把持システム。
【請求項１０】
紐状物体である対象物を把持する把持装置を制御する方法であって、
前記対象物を撮像し、
前記撮像された対象物の画像から、前記把持された対象物の重量を予測し、
前記対象物が把持される前後の重量を計測することにより、前記把持された対象物の重量を算出し、
前記予測された対象物の重量と、前記算出された対象物の重量とに基づき学習を行って学習パラメータを生成し、
前記学習パラメータに基づき、前記把持装置が前記対象物を第１の場所で把持し、前記第１の場所とは異なる第２の場所に載置する制御を行う、把持装置の制御方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、把持装置、把持システムおよび把持装置の制御方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、麺状、粒状、薄板状、マカロニ状等の食品が盛られた状態から、その一部を掴み取って分配する分配装置が記載されている。具体的には、多指ハンドを任意の制御条件で制御し、盛られた食品から一部の食品を掴み取る動作を学習させる。そしてこの学習結果に基づき、盛られた食品から一部の食品を掴み取って分配するように制御する分配装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許７０４４３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
盛られた食品を掴み取って分配する場合、ある程度の精度を保ちながら、ばらつきなく安定的に所定量を取り分ける必要がある。しかし、例えば麺状の食品等を扱う場合には、麺を掴み取る際、稀に麺が絡まってしまうこともあり、安定的に所定量を取り分けることが困難な場合もある。
【０００５】
そこで本発明は、麺などの紐状物体のような対象物であっても、所定量を把持して別の場所に載置することができる把持装置、把持システム、把持装置の制御方法及び制御プログラム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】
【０００６】
本発明の把持装置は、紐状物体である対象物を認識する対象物認識部と、複数の爪を備え、制御信号に基づき対象物を把持する把持部と、把持部の動作を学習し、学習パラメータを生成する把持学習部と、学習パラメータに基づき、制御信号を出力する制御部とを備え、制御部は、把持部に対し、対象物認識部で認識された対象物を第１の場所で把持し、前記第１の場所とは異なる第２の場所に載置する制御信号を出力する。
【０００７】
本発明の把持システムは、把持装置とシミュレータと画像表示装置とを備える。把持装置は、紐状物体である対象物を認識する対象物認識部と、複数の爪を備え、制御信号に基づき前記対象物を把持する把持部と、把持部の動作を学習し、学習パラメータを生成する把持学習部と、学習パラメータに基づき、制御信号を出力する制御部とを備え、制御部は、把持部に対し、対象物認識部で認識された対象物を第１の場所で把持し、第１の場所とは異なる第２の場所に載置する制御信号を出力する。シミュレータは、把持部の３Ｄモデルを生成する。画像表示装置は、カメラを備え、カメラで撮影された画像に、シミュレータにより生成された把持部の３Ｄモデルを合成して表示する。
【０００８】
本発明の把持装置の制御方法は、紐状物体である対象物を把持する把持装置を制御する方法であって、対象物を撮像し、撮像された対象物の画像から、把持された対象物の重量を予測し、対象物が把持される前後の重量を計測することにより、前記把持された対象物の重量を算出し、予測された対象物の重量と、算出された対象物の重量とに基づき学習を行って学習パラメータを生成し、学習パラメータに基づき、把持装置が対象物を第１の場所で把持し、第１の場所とは異なる第２の場所に載置する制御を行う。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、紐状物体のような対象物であっても所定量を安定して把持し、別の場所に載置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
把持装置の構成を示す概略図
把持制御部の構成を示す図
把持制御部の動作を示すフロー図
把持学習部のブロック図
把持学習部における学習の流れを説明する図
クロッピング処理を説明する図
ポリシーネットの動作を説明するフロー図
残差学習ブロックの一例を示す図
デプスブロック処理の一例を示す図
把持学習部における把持情報生成のフロー図
学習後の把持の様子を説明する図
学習後の把持動作による把持の重量と頻度を示す図
把持部が紐状物体を把持する例を示す図
把持部が固形物を把持する例を示す図
把持部が低反発の物体を把持する例を示す図
柔らかい物体を把持する際に用いる爪の拡大図
把持部が低反発の物体を把持する際の動作の様子を示す図
把持装置においてＡＲを利用した場合の模式図
ＡＲを利用した把持システムの構成を示す図
ＡＲを利用した把持システムの動作フローを示す図
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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