特許ウォッチ

公開番号2025154836
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024058058
出願日2024-03-29
発明の名称ロボット制御装置、代表物体情報生成装置、操作情報付与装置、方法、及びプログラム
出願人オムロン株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類B25J 13/08 20060101AFI20251002BHJP(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】形状又は大きさの異なる物体をロボットに操作させる場合であっても、物体毎に3次元モデルを用意することなく、ロボットに対して物体の操作を実行させる。
【解決手段】ロボット制御装置14は、物体についての分類である物体分類のそれぞれについて代表形状を利用可能にする処理、及び代表形状に対するロボットの操作を示す操作情報を代表形状のうち当該操作の対象となる部位である操作部位に付与する処理を行う。ロボット制御装置14は、操作対象とする物体である対象物体の形状を表す観測形状及び対象物体が属する物体分類を取得する。ロボット制御装置14は、対象物体が属する物体分類に対応する代表形状に関連付けられた操作情報を、操作部位に対応する観測形状の部位に付与する。ロボット制御装置14は、観測形状に付与された操作情報に基づいて対象物体への前記ロボットの操作を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
物体へのロボットの操作を制御するロボット制御装置であって、
前記物体についての分類である物体分類のそれぞれについて代表形状を利用可能にする処理、及び前記代表形状に対する前記ロボットの操作を示す操作情報を前記代表形状のうち当該操作の対象となる部位である操作部位に付与する処理を行う代表物体情報生成部と、
操作対象とする前記物体である対象物体の形状を表す観測形状及び前記対象物体が属する前記物体分類を取得する対象物体情報取得部と、
前記対象物体が属する前記物体分類に対応する前記代表形状に関連付けられた前記操作情報を、前記操作部位に対応する前記観測形状の部位に付与する操作情報付与部と、
前記観測形状に付与された前記操作情報に基づいて前記対象物体への前記ロボットの操作を制御するロボット制御部と、を備える、
ロボット制御装置。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
物体についての分類である物体分類のそれぞれについて代表形状を利用可能にする処理、及び前記代表形状に対するロボットの操作を示す操作情報を前記代表形状のうち当該操作の対象となる部位である操作部位に付与する処理を行う代表物体情報生成部
を備える代表物体情報生成装置。
【請求項３】
物体についての分類である物体分類のそれぞれについての代表形状であって、前記代表形状に対するロボットの操作を示す操作情報が前記代表形状のうち当該操作の対象となる部位である操作部位に付与された前記代表形状を含む情報を取得する代表物体情報取得部と、
操作対象とする前記物体である対象物体の形状を表す観測形状及び前記対象物体が属する前記物体分類を取得する対象物体情報取得部と、
前記対象物体が属する前記物体分類に対応する前記代表形状に関連付けられた前記操作情報を、前記操作部位に対応する前記観測形状の部位に付与する操作情報付与部と、を備える、
操作情報付与装置。
【請求項４】
前記対象物体情報取得部は、前記対象物体が写る画像を入力して前記物体分類を出力するように学習された第１学習済みモデルに対して、前記対象物体が写る画像を入力することにより、前記対象物体が属する物体分類を取得する、
請求項３に記載の操作情報付与装置。
【請求項５】
前記対象物体情報取得部は、
前記対象物体が写る画像についての距離情報を取得し、
前記対象物体が写る画像を入力して当該対象物体の属する前記物体分類に対応する前記代表形状のＮＯＣＳマップであって当該画像中の前記対象物体に位置合わせされたＮＯＣＳマップ及び前記対象物体が占める範囲を示すマスク画像を出力するように学習された第２学習済みモデルに対して、当該対象物体が写る画像を入力することにより、前記対象物体が写る画像に対して位置合わせされた、当該対象物体の属する前記物体分類に対応する前記代表形状のＮＯＣＳマップ及び前記マスク画像を取得し、
前記マスク画像及び前記距離情報からワールド座標系に位置付けられた前記観測形状を特定し、
前記距離情報及び前記ＮＯＣＳマップから前記観測形状のワールド座標系における位置、姿勢、及び大きさを特定し、
前記観測形状のワールド座標系における位置、姿勢、及び大きさに基づいて前記代表形状をワールド座標に位置づけ、
前記ワールド座標系に位置づけられた前記代表形状と前記観測形状との間の部位毎の偏差を算出し、
前記操作情報付与部は、前記偏差に基づいて前記操作情報を前記観測形状の部位に付与する、
請求項３に記載の操作情報付与装置。
【請求項６】
前記操作情報は、さらに、前記操作部位の形状を近似した近似形状を示す近似形状情報を含み、
前記操作部位に対応する前記観測形状の部位が前記操作部位に対応する前記対象物体の部位の一部である場合に、前記観測形状及び前記近似形状情報に基づいて前記操作部位に対応する前記対象物体の部位の全体の形状を前記近似形状に近似することにより推定する、対象物体形状推定部をさらに備える、
請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項７】
前記操作情報には、前記ロボットが把持する領域を表す把持領域情報と、前記ロボットが暫定的に把持する領域を表す暫定把持領域情報とが含まれており、
前記操作情報付与部は、前記観測形状に対して前記把持領域情報及び前記暫定把持領域情報を付加し、
前記ロボット制御部は、前記把持領域情報内に写る前記観測形状の領域が所定大きさ未満である場合には、前記対象物体の前記暫定把持領域情報が表す部位を把持するように前記ロボットの操作を制御する、
請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項８】
前記ロボット制御部は、前記対象物体の前記暫定把持領域情報が表す部位を把持するように前記ロボットの操作を制御し、前記対象物体の位置又は姿勢を変化させた後に、前記把持領域情報内に写る前記観測形状の領域が所定大きさ以上となった場合には、前記対象物体の前記把持領域情報を把持するように前記ロボットの操作を制御する、
請求項７に記載のロボット制御装置。
【請求項９】
前記操作情報には、前記ロボットが把持する領域を表す把持領域情報が含まれており、
前記操作情報付与部は、前記観測形状に対して前記把持領域情報を付与した際に、前記把持領域情報内に写る前記観測形状の領域が所定大きさ未満である場合には、異なる視点から取得された前記観測形状に対して前記把持領域情報を付与する、
請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項１０】
前記操作情報には、前記ロボットが把持する領域を表す把持領域情報が含まれており、
前記ロボット制御部は、前記把持領域情報内に写る前記観測形状の領域が所定大きさ未満である場合には、前記代表形状に対して予め付与されている対称性情報を参照して、前記操作部位に対応する前記対象物体の部位の形状を推定し、当該部位を把持するように前記ロボットの操作を制御する、
請求項１に記載のロボット制御装置。
（【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】
本開示は、ロボット制御装置、代表物体情報生成装置、操作情報付与装置、方法、及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ロボットのハンドによる把持対象物の把持方法が開示されている。この把持方法は、把持対象物の３次元モデルであってロボットが把持すべき位置が設定された３次元モデルを予め用意しておき、把持対象物の位置及び姿勢を３次元モデルとのマッチングにより求めその位置及び姿勢における把持位置を３次元モデルから特定することにより、ロボットに把持対象物を把持させる方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－４６９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば、対象物体を把持させる等の動作をロボットに実行させる場合、対象物体の形状及び大きさは様々であることが想定される。しかし、ロボットが対象物体を把持する等の操作を実行する部位である操作部位は、特定の形状特徴を有している場合もある。
【０００５】
例えば、対象物体が取手付きコップの場合、取手の形状又は大きさ、又は、コップ本体の形状及び大きさが様々であったとしても、ロボットのハンドが把持する部位はいずれも取手である場合がある。また、製造工程の組立作業において、ロボットが部品を把持するような場合にも、部品それぞれの形状又は大きさが異なっていても、組立作業のために規定された操作部位はどの部品にも共通して設けられた突起部、くぼみ部、又は外形側面部等とされる場合がある。
【０００６】
上記特許文献１の方法では、対象物体と３次元モデルとをマッチングさせるため、対象物体それぞれにおいて操作部位の形状特徴が共通していても、対象物体の形状又は大きさが異なるのであれば、その対象物体毎に３次元モデルを用意しなければならない。
【０００７】
また、対象物体に対するロボットの操作を設定し、ロボットがその操作を実行できるようにした後において、その対象物体に対する操作の仕方を変更する場合がある。例えば、対象物体が取手付きコップの場合、操作部位を取手としロボットにその取手を把持させるようにした後に、操作部位をコップ本体に変更しロボットにコップ本体を把持させるようにする場合などである。
【０００８】
本開示は、形状又は大きさの異なる物体をロボットに操作させる場合であっても、物体毎に３次元モデルを用意することなく、ロボットに対して物体の操作を実行させ、かつ、ロボットに操作を実行できるようにした後においてその操作を容易に変更することができる、ロボット制御装置、代表物体情報生成装置、操作情報付与装置、方法、及び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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本開示に係るロボット制御装置は、物体へのロボットの操作を制御するロボット制御装置であって、前記物体についての分類である物体分類のそれぞれについて代表形状を利用可能にする処理、及び前記代表形状に対する前記ロボットの操作を示す操作情報を前記代表形状のうち当該操作の対象となる部位である操作部位に付与する処理を行う代表物体情報生成部と、操作対象とする前記物体である対象物体から観測された形状を表す観測形状及び前記対象物体が属する前記物体分類を取得する対象物体情報取得部と、前記対象物体が属する前記物体分類に対応する前記代表形状に関連付けられた前記操作情報を、前記操作部位に対応する前記観測形状の部位に付与する操作情報付与部と、前記観測形状に付与された前記操作情報に基づいて前記対象物体への前記ロボットの操作を制御するロボット制御部と、を備える、ロボット制御装置である。
【００１０】
また、本開示の代表物体情報生成装置は、物体についての分類である物体分類のそれぞれについて代表形状を利用可能にする処理、及び前記代表形状に対するロボットの操作を示す操作情報を前記代表形状のうち当該操作の対象となる部位である操作部位に付与する処理を行う代表物体情報生成部を備える代表物体情報生成装置である。
（【００１１】以降は省略されています）

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