JP2000263480A - Bin picking device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ビンピッキング装
置に関する。詳しくは、カメラを利用して画像処理によ
り対象物を検出してその位置を計測しマニプレータで検
出した対象物を拾い上げるロボットシステムにおいて、
特に箱の中にランダムに入れられた対象物を拾い上げる
「ビンピッキング」作業を実現する装置に関する。The present invention relates to a bin picking device. Specifically, in a robot system that detects an object by image processing using a camera, measures its position, and picks up the object detected by the manipulator,
In particular, the present invention relates to an apparatus for performing a “bin picking” operation of picking up an object randomly placed in a box.
【０００２】[0002]
【従来の技術】カメラを利用して画像処理により対象物
を検出してその位置を計測しマニプレータで検出した対
象物を拾い上げるロボットシステム、及び、箱の中にラ
ンダムに入れられた対象物を拾い上げる「ビンピッキン
グ」作業を実現する装置に関しては多くの研究報告があ
り、我々もこれまでに文献１（「閉曲線のマッチングに
よる視覚ベースバンドリングシステム」、電気学会論文
誌Ｄ産業応用部門誌平成１０年３月号、１１８巻３号，
ｐｐ．３７１〜３７５，１９９８年）などで報告した実
績がある。2. Description of the Related Art A robot system that detects an object by image processing using a camera, measures its position, and picks up the object detected by a manipulator, and picks up an object randomly placed in a box. There have been many research reports on devices that implement the "bin picking" operation, and we have already reported in Document 1 ("Visual base bundling system by closed curve matching", IEEJ Transactions on Industrial Applications, 1998) March Issue, Volume 118, Issue 3,
pp. 371-375, 1998).
【０００３】文献１のハンドリングシステムの構成を図
１に示す。図１に示すように、対象物（図示省略）の上
方に設置した２台のカメラ１，２と、視覚認識装置３、
ロボットマニプレータ４と、ロボットコントローラ５と
で構成し、カメラ１，２の映像を基に視覚認識装置３が
対象物を検出して、その三次元的な位置と姿勢を計測
し、通信回線６を介してロボットコントローラ５に送ら
れた計測結果を基にマニプレータ４が対象物をハンドリ
ングする。FIG. 1 shows the configuration of the handling system of Document 1. As shown in FIG. 1, two cameras 1, 2 installed above an object (not shown), a visual recognition device 3,
It is composed of a robot manipulator 4 and a robot controller 5. The visual recognition device 3 detects an object based on the images of the cameras 1 and 2, measures its three-dimensional position and orientation, and establishes a communication line 6. The manipulator 4 handles the object based on the measurement result sent to the robot controller 5 via the controller.
【０００４】これにより箱の中にランダムに入れられた
対象物を、機械的な位置決めなど他の手段を用いること
なくハンドリングすることが可能になった。ところで、
文献１のシステムには、視覚認識装置３が対象物を検出
しても、把持時にマニプレータ４が箱に干渉するなどし
てハンドリングに失敗することがあった。これに対処す
る方法として、文献２（特願平１０−２０６０５１号、
特願平１０−２０５０５３号）に示すように、マニプレ
ータ４と箱の干渉を予め計算により予測し、干渉する可
能性のある場合は、その部品を把持せず、視覚認識装置
３が検出した他の部品を把持する方法である。[0004] This makes it possible to handle an object randomly placed in a box without using other means such as mechanical positioning. by the way,
In the system of Document 1, even when the visual recognition device 3 detects an object, handling sometimes fails due to interference of the manipulator 4 with a box during grasping. As a method for dealing with this, reference 2 (Japanese Patent Application No. 10-206051,
As shown in Japanese Patent Application No. 10-205053), the interference between the manipulator 4 and the box is predicted by calculation in advance, and if there is a possibility of interference, the part is not grasped and the visual recognition device 3 detects the interference. This is a method of gripping parts.
【０００５】文献１のシステムに文献２の干渉チェック
を導入したビンピッキングシステムに関しては文献３
（「ハンドの干渉チェックを考慮した視覚べースのビン
ピッキング」、平成１０年電気学会産業応用部門全国大
会講演論文集［１］，ｐｐ．４５１〜４５２，１９９８
年）で報告した。即ち、図１のシステム構成において、
視覚認識装置３が対象物を検出して、その三次元的な位
置と姿勢を計測し、これを把持すると仮定したときのマ
ニプレータ４の姿勢を計算し、その姿勢におけるマニプ
レータ４の各部と箱との干渉の有無をチェックし、干渉
なしと判断した場合に通信回線６を介してロボットコン
トローラ５に計測結果を送ることでマニプレータ４が箱
と干渉することなしに対象物をハンドリングする。A bin picking system in which the interference check of Reference 2 is introduced into the system of Reference 1 is described in Reference 3.
("Bin picking of visual base in consideration of hand interference check", Proceedings of the 1998 IEEJ National Conference on Industrial Applications [1], pp. 451-452, 1998
Year). That is, in the system configuration of FIG.
The visual recognition device 3 detects the target object, measures its three-dimensional position and orientation, calculates the orientation of the manipulator 4 when it is assumed that the object is grasped, and calculates each part of the manipulator 4 and the box in that orientation. Is checked, and if it is determined that there is no interference, the measurement result is sent to the robot controller 5 via the communication line 6 so that the manipulator 4 handles the object without interfering with the box.
【０００６】このハンドリングシステムには以下の利点
がある。 部品の位置決めを視覚認識装置３が行うので、機械的
な位置決め装置が不要であり、また、部品の変更時にも
視覚認識装置３の設定変更で対処できる。 機械的な位置決め装置を使用しないときに通常は必要
な人手による所定位置への部品の設置作業がいらないの
で、自動運転が可能である。 ２台のカメラ１，２を使用して部品の三次元的な位置
と姿勢を計測するので、箱にランダムに入れられた部品
を拾い出すことができる。 特に、箱に入れられた部品を視覚認識装置３で検出し
マニプレータ４で拾い出す作業では、部品の位置によっ
てはマニプレータ４が箱と干渉することがあり、通常は
緊急停止して作業員が復帰操作をしなければならない
が、本システムでは予めマニプレータ４と箱との干渉を
チェックして干渉のない部品のみを拾い出すので、シス
テムを止めない自動運転が可能となった。This handling system has the following advantages. Since the visual recognition device 3 performs the positioning of the component, no mechanical positioning device is required, and even when the component is changed, it can be dealt with by changing the setting of the visual recognition device 3. When a mechanical positioning device is not used, since there is usually no need to manually install components at predetermined positions, automatic operation is possible. Since the three-dimensional position and orientation of the part are measured using the two cameras 1 and 2, the part randomly placed in the box can be picked up. In particular, in the operation of detecting a part put in a box by the visual recognition device 3 and picking it up by the manipulator 4, the manipulator 4 may interfere with the box depending on the position of the part. Operation must be performed, but in this system, since the interference between the manipulator 4 and the box is checked in advance and only parts without interference are picked up, automatic operation without stopping the system is possible.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、文献３
のビンピッキングシステムには、以下に示す問題点が存
在する。第一に、視覚認識装置３が検出した対象物のす
べてが干渉チェックにより拾い出しできないと判断され
た場合にはハンドリング作業を継続できない。視覚認識
装置３が検出した対象物の位置と姿勢を計測した結果、
前述の干渉チェックにより、これを拾う位置にマニプレ
ータを移動できないケースが存在するからである。[Problems to be Solved by the Invention] However, Document 3
The bin picking system has the following problems. First, when it is determined that all the objects detected by the visual recognition device 3 cannot be picked up by the interference check, the handling operation cannot be continued. As a result of measuring the position and orientation of the object detected by the visual recognition device 3,
This is because there is a case where the manipulator cannot be moved to a position where the manipulator is picked up by the above-described interference check.
【０００８】文献２の方式によれば、視覚認識装置３が
検出した１つの部品が干渉チェックにより把持不能と判
断した場合は、視覚認識装置３は次の候補を検出して位
置姿勢の計測を行うのであるが、次の候補も、またその
次の候補も把持不能と判断される可能性がゼロではない
ので、視覚認識装置３が検出した対象物のすべてが干渉
チェックにより拾い出しできないと判断される可能性も
またゼロではない。第二に、視覚認識装置３が対象物を
検出できなかった場合にはハンドリング作業を継続でき
ない。文献３のシステムは、視覚認識装置３が対象物を
検出した場合に初めてその対象物を拾い出すことができ
るシステムなので、視覚認識装置３が対象物を検出しな
かった場合にはハンドリング作業を進めることができな
い。According to the method described in Document 2, when one component detected by the visual recognition device 3 is determined to be unable to be gripped by the interference check, the visual recognition device 3 detects the next candidate and measures the position and orientation. However, since the possibility that the next candidate and the next candidate are also determined to be impossible to hold is not zero, it is determined that all the objects detected by the visual recognition device 3 cannot be picked up by the interference check. The likelihood of being done is also non-zero. Second, if the visual recognition device 3 cannot detect the target, the handling operation cannot be continued. The system of Document 3 is a system that can pick up an object only when the visual recognition device 3 detects the object. Therefore, when the visual recognition device 3 does not detect the object, the handling operation proceeds. Can not do.
【０００９】視覚認識装置３の対象物の検出方法は、文
献１と文献３で記述しているモデルベーストマッチング
法で、照明条件など計測条件の変動の影響を受けにくい
手法ではあるが、どのような条件でも１００％対象物を
検出できるわけではないので、視覚認識装置３が対象物
を検出できない可能性もまたゼロではない。第一、第二
の場合でハンドリング作業を継続できない状況になった
時はビンピッキングシステムの自動運転作業を一旦終了
しなければならない。通常は自動運転が停止した場合、
装置が警報を発し、オペレータがこれに対応して運転再
開の処置を施すことになる。自動運転の停止は製造ライ
ンの運転効率を下げる直接的な要因になるので、そうな
らない対策が必要である。The object recognition method of the visual recognition device 3 is a model-based matching method described in References 1 and 3, which is a method that is hardly affected by fluctuations in measurement conditions such as lighting conditions. Since the object cannot be detected 100% even under such a condition, the possibility that the visual recognition device 3 cannot detect the object is not zero. When the handling operation cannot be continued in the first and second cases, the automatic operation of the bin picking system must be temporarily terminated. Normally, when automatic operation stops,
The device will alert and the operator will take action to resume operation in response. Stopping automatic operation is a direct factor in reducing the operation efficiency of the production line.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１に係るビンピッキング装置は、対象物が入
った箱を見下ろすように上方に設置した２台のカメラ
と、視覚認識装置と、ロボットマニプレータと、ロボッ
トコントローラとで構成し、カメラの映像を基に視覚認
識装置が対象物を検出してその三次元的な位置と姿勢を
計測し、通信回線を介してロボットコントローラに送ら
れた計測結果を基にマニプレータが対象物を拾い出すロ
ボットシステムに関し、視覚認識装置が計測した対象物
を把持すると仮定したときのマニプレータの姿勢を計算
し、その姿勢におけるマニプレータの各部と箱との干渉
の有無をチェックし、干渉なしと判断した場合に通信回
線を介してロボットコントローラに計測結果を送ること
でマニプレータが箱と干渉することなしに対象物を拾い
出すビンピッキング装置において、視覚認識装置が対象
物を検出できなかった時、又は視覚認識装置が検出した
すべての対象物が干渉チェックの結果、拾い出しできな
いと判断された時に、マニプレータを箱の中で動作させ
て、視覚認識装置で部品の検出を再度行い、拾い出し作
業を継続することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a bin picking apparatus comprising: two cameras installed above a box containing an object; and a visual recognition apparatus. And a robot manipulator and a robot controller.The visual recognition device detects the object based on the image of the camera, measures its three-dimensional position and orientation, and sends it to the robot controller via a communication line. For a robot system in which the manipulator picks up an object based on the measurement results obtained, the posture of the manipulator is calculated assuming that the visual recognition device grasps the object measured, and the parts of the manipulator and the box in that posture are calculated. The manipulator checks the presence or absence of interference, and if it is determined that there is no interference, sends the measurement result to the robot controller via a communication line so that the manipulator can In a bin picking device that picks up an object without interfering, it is determined that the visual recognition device cannot detect the object, or that all the objects detected by the visual recognition device cannot be picked up as a result of the interference check. When the operation is performed, the manipulator is operated in the box, the component is detected again by the visual recognition device, and the picking operation is continued.
【００１１】上記課題を解決する本発明の請求項２に係
るビンピッキング装置は、請求項１において、視覚認識
装置が対象物を検出できなかった時、又は視覚認識装置
が検出したすべての対象物が干渉チェックの結果、拾い
出しできないと判断された時に、箱の周辺部にマニプレ
ータのハンドを移動させ、これを箱の中央の方向に移動
させるようにマニプレータを動作させることを特徴とす
る。According to a second aspect of the present invention, there is provided a bin picking device according to the first aspect of the present invention, wherein the visual recognition device is unable to detect an object or all the objects detected by the visual recognition device. Is determined to be unable to be picked up as a result of the interference check, the hand of the manipulator is moved to the periphery of the box, and the manipulator is operated so as to move the hand toward the center of the box.
【００１２】上記課題を解決する本発明の請求項３に係
るビンピッキング装置は、請求項１において、予め箱の
中を小領域に分割しておき、部品の拾い出しをする毎
に、どの領域から部品を拾い出したのかを判断し、各小
領域毎にその領域から拾い出した部品の数を計数して記
憶しておき、視覚認識装置が対象物を検出できなかった
時、又は視覚認識装置が検出したすべての対象物が干渉
チェックの結果、拾い出しできないと判断された時に、
各小領域の中で拾い出した部品の数が最も少ない小領域
の位置にマニプレータのハンドを移動させ、これを箱の
中央の方向に移動させるようにマニプレータを動作させ
ることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a bin picking apparatus according to the first aspect, wherein the box is divided into small areas in advance, and each time a part is picked up, which area is selected. Judge whether a part was picked up from the area, count and store the number of parts picked up from that area for each small area, and when the visual recognition device could not detect the object, or visual recognition When it is determined that all objects detected by the device cannot be picked up as a result of the interference check,
The hand of the manipulator is moved to the position of the small area where the number of components picked up in each small area is the smallest, and the manipulator is operated so as to move the hand toward the center of the box.
【００１３】上記課題を解決する本発明の請求項４に係
るビンピッキング装置は、請求項１において、視覚認識
装置が対象物を検出できなかった時、又は視覚認識装置
が検出したすべての対象物が干渉チェックの結果、拾い
出しできないと判断された時に、箱の周辺部にマニプレ
ータのハンドを移動させ、これを箱の内側に沿って移動
させるようにマニプレータを動作させることを特徴とす
る。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a bin picking device according to the first aspect of the present invention, wherein the visual recognition device cannot detect an object, or all the objects detected by the visual recognition device. When it is determined that the manipulator cannot be picked up as a result of the interference check, the hand of the manipulator is moved to the periphery of the box, and the manipulator is operated to move the hand along the inside of the box.
【００１４】上記課題を解決する本発明の請求項５に係
るビンピッキング装置は、請求項１，２，３又は４にお
いて、視覚認識装置が検出したすべての対象物が干渉チ
ェックの結果、拾い出しできないと判断された時には、
視覚認識装置が検出した対象物のうちの一つの位置にマ
ニプレータのハンドを移動させ、これを箱の中央の方向
に移動させるようにマニプレータを動作させることを特
徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a bin picking apparatus as set forth in the first, second, third or fourth aspect, wherein all the objects detected by the visual recognition device are picked up as a result of the interference check. When it is determined that it is not possible,
The hand of the manipulator is moved to one position of the object detected by the visual recognition device, and the manipulator is operated so as to move the hand toward the center of the box.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】（１）基本的な考え方（第一の実
施例） 本実施例は、図１に示すハンドリングシステムを利用す
るものである。即ち、対象物が入った箱（図示省略）を
見下ろすように上方に設置した２台のカメラ１，２と、
視覚認識装置３と、ロボットマニプレータ４と、ロボッ
トコントローラ５とで構成し、カメラ１，２の映像を基
に視覚認識装置３が対象物を検出してその三次元的な位
置と姿勢を計測し、通信回線６を介してロボットコント
ローラ５に送られた計測結果を基にマニプレータ４が対
象物を拾い出すビンピッキング装置を利用するものであ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (1) Basic Concept (First Embodiment) In this embodiment, a handling system shown in FIG. 1 is used. That is, two cameras 1 and 2 installed above so as to look down on a box (not shown) containing an object,
Consisting of a visual recognition device 3, a robot manipulator 4, and a robot controller 5, the visual recognition device 3 detects an object based on the images of the cameras 1 and 2, and measures its three-dimensional position and orientation. And a bin picking device in which the manipulator 4 picks up an object based on the measurement result sent to the robot controller 5 via the communication line 6.
【００１６】また、本実施例のビンピッキング装置は、
視覚認識装置３が計測した対象物を把持すると仮定した
ときのマニプレータ４の姿勢を計算し、その姿勢におけ
るマニプレータ４の各部と箱との干渉の有無をチェック
し、干渉なしと判断した場合に通信回線６を介してロボ
ットコントローラ５に計測結果を送ることでマニプレー
タ４が箱と干渉することなしに対象物を拾い出す機能を
備えている。更に、本実施例では、図２のフローチャー
トに示すように、視覚認識装置３が対象物を検出できな
かった時（ステップＳ１）、又は視覚認識装置３が検出
したすべての対象物が干渉チェックの結果（ステップＳ
２）、拾い出しできないと判断された時に、マニプレー
タ４を箱の中で動作させて（ステップＳ３）、視覚認識
装置３で部品の検出を再度行い（ステップＳ１）、拾い
出し作業（ステップＳ４）を継続する機能を備えてい
る。Further, the bin picking device of the present embodiment
The posture of the manipulator 4 assuming that the visual recognition device 3 grasps the measured object is calculated, the presence or absence of interference between each part of the manipulator 4 and the box in the posture is checked, and communication is performed when it is determined that there is no interference. By sending the measurement result to the robot controller 5 via the line 6, the manipulator 4 has a function of picking up an object without interfering with the box. Further, in the present embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 2, when the visual recognition device 3 cannot detect an object (step S1), or when all the objects detected by the visual recognition device 3 Result (Step S
2) When it is determined that the component cannot be picked up, the manipulator 4 is operated in the box (step S3), the component is detected again by the visual recognition device 3 (step S1), and the component is picked up (step S4). It has the function of continuing.
【００１７】このように本実施例に係るビンピッキング
装置は、視覚認識装置３が対象物を検出できなかった時
にマニプレータ４を箱の中で動作させる点に特徴があ
る。この動作により箱の中の部品が移動し、姿勢が変わ
ることが期待できる。これにより、視覚認識装置３で部
品の検出を再度行えば、視覚認識装置３が対象物を検出
できる可能性があり、拾い出し作業を継続できる。仮に
一回の動作で、結果として視覚認識装置３が対象物を検
出するに至らなかった場合も、マニプレータ４を箱の中
で再度動作させて、視覚認識装置３で部品の検出を行う
動作を継続することで、自動運転を終了することなしに
ハンドリング作業を継続することが可能な点は大きな利
点である。As described above, the bin picking device according to the present embodiment is characterized in that the manipulator 4 is operated in a box when the visual recognition device 3 cannot detect an object. By this operation, it is expected that the components inside the box move and the posture changes. As a result, if the visual recognition device 3 detects the component again, the visual recognition device 3 may be able to detect the object, and the picking-up operation can be continued. Even if the visual recognition device 3 does not detect the target object as a result of one operation, the operation of operating the manipulator 4 again in the box and detecting the component by the visual recognition device 3 is performed. By continuing, it is a great advantage that the handling operation can be continued without terminating the automatic driving.
【００１８】（２）マニプレータの動作の実施例２（か
き混ぜ動作その１） 本発明の第二の実施例は、箱の中でのマニプレータの動
作方法に関する。即ち、本実施例は、上述したビンピッ
キング装置において、視覚認識装置３が対象物を検出で
きなかった時、又は視覚認識装置３が検出したすべての
対象物が干渉チェックの結果、拾い出しできないと判断
された時に、箱の周辺部にマニプレータ４のハンドを移
動させ、これを箱の中央の方向に移動させるようにマニ
プレータ４を動作させる機能を備えるものである。例え
ば、図３に示すように、かき混ぜ動作の移動開始点を箱
周辺部に置き、その終点を箱中心部に置くものとし、図
４に矢印で示すように、マニプレータ４を箱周辺部から
箱中心部へ動作させるのである。(2) Second Embodiment of Manipulator Operation (Agitating Operation No. 1) The second embodiment of the present invention relates to a method of operating a manipulator in a box. That is, in the present embodiment, in the bin picking device described above, when the visual recognition device 3 cannot detect an object, or when all the objects detected by the visual recognition device 3 cannot be picked up as a result of the interference check. When it is determined, the function of moving the hand of the manipulator 4 to the peripheral portion of the box and operating the manipulator 4 so as to move the hand toward the center of the box is provided. For example, as shown in FIG. 3, it is assumed that the movement start point of the stirring operation is located at the periphery of the box, and the end point thereof is located at the center of the box. As shown by the arrow in FIG. Move to the center.
【００１９】本実施例の特徴は、視覚認識装置３が対象
物を検出できなかった時にマニプレータ４を、箱の周辺
部で動作させる点である。この動作により、周辺部にあ
って重なり合うなどして視覚認識装置３で検出できなか
った部品が中央付近の位置に移動し、姿勢も変わること
が期待できる。これにより、視覚認識装置３で部品の検
出を再度行えば、視覚認識装置３が対象物を検出できる
可能性があり、拾い出し作業を継続できる。The feature of this embodiment is that the manipulator 4 is operated at the periphery of the box when the visual recognition device 3 cannot detect an object. By this operation, it can be expected that components that cannot be detected by the visual recognition device 3 due to overlap or the like in the peripheral portion are moved to a position near the center, and the posture is changed. As a result, if the visual recognition device 3 detects the component again, the visual recognition device 3 may be able to detect the object, and the picking-up operation can be continued.
【００２０】（３）マニプレータの動作の実施例３（か
き混ぜ動作その２） 本発明の第３の実施例は、箱の中でのマニプレータの動
作方法に関する。本実施例は、上述したビンピッキング
装置において、図５に示すように予め箱の中を小領域１
−１，１−２…４−６に分割しておき、部品の拾い出し
をする毎に、どの小領域から部品を拾い出したのかを判
断し、各小領域毎にその領域から拾い出した部品の数を
計数して記憶しておき、視覚認識装置３が対象物を検出
できなかった時、又は視覚認識装置３が検出したすべて
の対象物が干渉チェックの結果、拾い出しできないと判
断された時に、各小領域の中で拾い出した部品の数が最
も少ない小領域の位置にマニプレータ４のハンドを移動
させ、これを箱の中央の方向に移動させるようにマニプ
レータ４を動作させる機能を備える。例えば、図６に示
すように、かき混ぜ動作の移動開始点を箱周辺部に置
き、その終点を箱中心部に置くものとし、マニプレータ
４を箱周辺部から箱中心部へ動作させるのである。(3) Third Embodiment of Manipulator Operation (Agitating Operation, Part 2) The third embodiment of the present invention relates to a method of operating a manipulator in a box. In the present embodiment, in the above-described bin picking device, as shown in FIG.
-1, 1-2... 4-6, and every time a component is picked up, it is determined from which small area the component was picked up, and each small area is picked up from that area. The number of components is counted and stored, and it is determined that the visual recognition device 3 cannot detect the object, or that all the objects detected by the visual recognition device 3 cannot be picked up as a result of the interference check. A function of operating the manipulator 4 to move the hand of the manipulator 4 to the position of the small area where the number of parts picked up is the smallest in each small area, and to move the hand toward the center of the box. Prepare. For example, as shown in FIG. 6, the starting point of the stirring operation is set at the periphery of the box, the end point is set at the center of the box, and the manipulator 4 is moved from the periphery of the box to the center of the box.
【００２１】本実施例の特徴は、図５に示すように箱の
中を小領域に分割しておき、視覚認識装置３が対象物を
検出できなかった時にマニプレータ４を、最も部品が残
っていることが予想できる領域で動作させる点である。
この動作により、重なり合うなどして視覚認識装置３で
検出できなかった部品が中央付近の位置に移動し、姿勢
も変わることが期待できる。これにより、視覚認識装置
３で部品の検出を再度行えば、視覚認識装置３が対象物
を検出できる可能性があり、拾い出し作業を継続でき
る。特に、本実施例では実施例２の周辺部を含む小領域
の分割をすることで、部品が重なり合っている領域を予
想することが可能で、その部分の部品を移動することに
より、効率的に部品が移動し姿勢が変わることが期待で
きる。The feature of this embodiment is that, as shown in FIG. 5, the inside of the box is divided into small areas, and when the visual recognition device 3 cannot detect an object, the manipulator 4 is moved to the small area. The point is that it is operated in an area where it can be expected that there will be.
By this operation, it is expected that components that cannot be detected by the visual recognition device 3 due to overlapping or the like are moved to a position near the center and the posture is changed. As a result, if the visual recognition device 3 detects the component again, the visual recognition device 3 may be able to detect the object, and the picking-up operation can be continued. In particular, in the present embodiment, by dividing the small area including the peripheral part of the second embodiment, it is possible to predict the area where the parts overlap, and by moving the parts in that part, the parts can be efficiently moved. It can be expected that the parts will move and change their posture.
【００２２】（４）マニプレータの動作の実施例４（か
き回し動作） 本発明の第四の実施例は、箱の中でのマニプレータの動
作方法に関する。本実施例は、上述したビンピッキング
装置において、視覚認識装置３が対象物を検出できなか
った時、又は視覚認識装置３が検出したすべての対象物
が干渉チェックの結果、拾い出しできないと判断された
時に、図７に矢印で示すように、からへと、箱の周
辺部に沿ってマニプレータ４のハンドを移動させ、これ
を箱の内側に沿って移動させるようにマニプレータ４を
動作させる機能を備えるものである。(4) Embodiment 4 of Manipulator Operation (Stirring Operation) The fourth embodiment of the present invention relates to a method of operating a manipulator in a box. In the present embodiment, in the bin picking device described above, it is determined that the visual recognition device 3 cannot detect an object, or that all the objects detected by the visual recognition device 3 cannot be picked up as a result of the interference check. 7, a function of operating the manipulator 4 to move the hand of the manipulator 4 along the periphery of the box and to move the hand along the inside of the box as shown by arrows in FIG. It is provided.
【００２３】本実施例の特徴は、視覚認識装置３が対象
物を検出できなかった時にマニプレータを、箱の周辺部
で動作させる点である。この動作により、周辺部にあつ
て重なり合うなどして視覚認識装置３で検出できなかっ
た部品の山が崩れて位置と姿勢が変わることが期待でき
る。これにより、視覚認識装置３で部品の検出を再度行
えば、視覚認識装置３が対象物を検出できる可能性があ
り、拾い出し作業を継続できる。特に、本実施例は、実
施例２が箱の中の周辺部をすべてかき混ぜるのに複数回
の動作が必要なのに対して、一回の動作ですべての周辺
部の部品の状態を変化させられることができるため、大
きな利点である。短時間で効率的に部品が移動し姿勢が
変わることが期待できる。The feature of this embodiment is that the manipulator is operated at the periphery of the box when the visual recognition device 3 cannot detect the target. By this operation, it can be expected that the mountain of the component that cannot be detected by the visual recognition device 3 due to the overlap on the peripheral portion or the like collapses and the position and orientation change. As a result, if the visual recognition device 3 detects the component again, the visual recognition device 3 may be able to detect the object, and the picking-up operation can be continued. In particular, in this embodiment, the operation of the second embodiment requires a plurality of operations to stir all the peripheral portions inside the box, whereas the state of all the peripheral components can be changed by one operation. This is a big advantage. It can be expected that the parts move efficiently and the posture changes in a short time.
【００２４】（５）マニプレータの動作の実施例５（か
き寄せ動作） 本発明の第四の実施例は、箱の中でのマニプレータの動
作方法に関する。本実施例は、上述したビンピッキング
装置において、視覚認識装置３が検出したすべての対象
物が干渉チェックの結果、拾い出しできないと判断され
た時に、視覚認識装置３が検出した対象物のうちの一
つ、例えば検出された複数の部品のうち最も上にあるも
のの位置にマニプレータ４のハンドを移動させ、これを
箱の中央の方向に移動させるようにマニプレータ５を動
作させる機能を備えるものである。(5) Embodiment 5 of Manipulator Operation (Scraping Operation) The fourth embodiment of the present invention relates to a method of operating a manipulator in a box. In this embodiment, in the above-described bin picking device, when it is determined that all the objects detected by the visual recognition device 3 cannot be picked up as a result of the interference check, the objects detected by the visual recognition device 3 For example, it has a function of operating the manipulator 5 to move the hand of the manipulator 4 to the position of the highest one of the plurality of detected components and to move the hand toward the center of the box. .
【００２５】本実施例の特徴は、視覚認識装置３が拾い
出し可能な対象物を検出できなかつた時にマニプレータ
４を、視覚認識装置３が検出したが干渉チェックにより
把持不能と判断した部品の一つにマニプレータ４のハン
ドを移動させる点である。この動作により、その部品が
直接中央付近の把持しやすい位置に移動し、姿勢も変わ
ることが期待できる。これにより、視覚認識装置３で部
品の検出を再度行えば、視覚認識装置３が対象物を検出
できる可能性があり、拾い出し作業を継続できる。The feature of the present embodiment is that when the visual recognition device 3 cannot detect an object which can be picked up, the manipulator 4 is replaced by a part of the component which the visual recognition device 3 has detected but determined to be impossible to grasp by the interference check. Another point is that the hand of the manipulator 4 is moved. By this operation, it is expected that the component is directly moved to a position near the center where it can be easily gripped, and that the posture is changed. As a result, if the visual recognition device 3 detects the component again, the visual recognition device 3 may be able to detect the object, and the picking-up operation can be continued.
【００２６】（６）マニプレータの動作の実施例６（か
き混ぜ動作、かき回し動作、かき寄せ動作の組み合わ
せ） 実施例１から実施例５の説明では、箱の中でのマニプレ
ータの動作方法の実施例を説明したが、これらの動作を
組み合わせて実施することも一定の効果がある。例とし
て、実施例３と実施例５を組み合わせた実施例を説明す
る。(6) Embodiment 6 of Manipulator Operation (Combination of Stirring Operation, Stirring Operation, and Stirring Operation) In the first to fifth embodiments, an embodiment of a method of operating a manipulator in a box will be described. However, implementing these operations in combination has a certain effect. As an example, an embodiment in which the third embodiment and the fifth embodiment are combined will be described.
【００２７】即ち、上述したビンピッキング装置におい
て、予め箱の中を小領域１−１，１−２…４−６に分割
しておき、部品の拾い出しをする毎に、どの領域から部
品を拾い出したのかを判断し、各小領域毎にその領域か
ら拾い出した部品の数を計数して記憶しておき、視覚認
識装置３が対象物を検出できなかった時に、各小領域の
中で拾い出した部品の数が最も少ない小領域の位置にマ
ニプレータ４のハンドを移動させ、これを箱の中央の方
向に移動させるようにマニプレータ４を動作させ、視覚
認識装置３が検出したすべての対象物が干渉チェックの
結果、拾い出しできないと判断された時には、視覚認識
装置３が検出した対象物のうちの一つの位置にマニプレ
ータ４のハンドを移動させ、これを箱の中央の方向に移
動させるようにマニプレータ４を動作させる機能を備え
たものである。That is, in the bin picking apparatus described above, the inside of the box is divided into small areas 1-1, 1-2... 4-6 in advance, and each time a part is picked up, the area from which part It is determined whether the object has been picked up, the number of components picked up from the area is counted and stored for each small area, and when the visual recognition device 3 cannot detect the target, the number of The hand of the manipulator 4 is moved to the position of the small area where the number of parts picked up by the smallest is small, and the manipulator 4 is operated so as to move the hand in the direction of the center of the box. When it is determined that the target object cannot be picked up as a result of the interference check, the hand of the manipulator 4 is moved to one of the positions of the target object detected by the visual recognition device 3 and is moved toward the center of the box. As if to let Pureta 4 are those having a function to operate the.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上、説明したように本発明は、カメラ
を利用して画像処理により対象物を検出してその位置を
計測しマニプレータで検出した対象物を拾い上げるロボ
ットシステムに関するもので、視覚認識装置が計測した
対象物を把持すると仮定したときのマニプレータの姿勢
を計算し、その姿勢におけるマニプレータの各部と箱と
の干渉の有無をチェックし、干渉なしと判断した場合に
マニプレータが箱と干渉することなしに対象物を拾い出
すビンピッキング装置において、視覚認識装置が対象物
を検出できなかった時、又は視覚認識装置が検出したす
べての対象物が干渉チェックの結果、拾い出しできない
と判断された時に、マニプレータを箱の中で動作させ
て、視覚認識装置で部品の検出を再度行い、拾い出し作
業を継続することを特徴とするビンピッキング装置であ
る。As described above, the present invention relates to a robot system which detects an object by image processing using a camera, measures its position, and picks up the object detected by a manipulator. Calculates the attitude of the manipulator assuming that the device grasps the measured object, checks the interference of each part of the manipulator with the box in that attitude, and if it determines that there is no interference, the manipulator interferes with the box In a bin picking device that picks up an object without incident, when the visual recognition device could not detect the object, or as a result of the interference check, it was determined that the object could not be picked up. Occasionally, operating the manipulator in the box, re-detecting the parts with the visual recognition device, and continuing the picking work A bottle picking apparatus according to symptoms.
【００２９】従って、本発明によれば、以下の効果を奏
する。 本発明の請求項１に係るビンピッキング装置において
は、視覚認識装置が対象物を検出できなかった時にマニ
プレータを箱の中で動作させることにより、箱の中の部
品が移動し、姿勢が変わることが期待できるため、視覚
認識装置で部品の検出を再度行えば、視覚認識装置が対
象物を検出できる可能性があり、拾い出し作業を継続で
きる。 本発明の請求項２に係るビンピッキング装置において
は、視覚認識装置が対象物を検出できなかった時にマニ
プレータを、箱の周辺部で動作させるので、周辺部にあ
って重なり合うなどして視覚認識装置で検出できなかっ
た部品が中央付近の位置に移動し、姿勢も変わることが
期待でき、視覚認識装置で部品の検出を再度行えば、視
覚認識装置が対象物を検出できる可能性があり、拾い出
し作業を継続できる。 本発明の請求項３に係るビンピッキング装置において
は、箱の周辺部を含む小領域に分割するので、部品が重
なり合っている領域を予想することが可能で、その部分
の部品を移動することにより、効率的に部品が移動し姿
勢が変わることが期待できる。 本発明の請求項４に係るビンピッキング装置において
は、箱の中の周辺部からその中心部へ移動させる場合に
は複数回の動作が必要なのに対して、箱の周辺部に沿っ
てかき回すので、一回の動作ですべての周辺部の部品の
状態を変化させられることができるため、大きな利点で
ある。短時間で効率的に部品が移動し姿勢が変わること
が期待できる。 本発明の請求項５に係るビンピッキング装置において
は、視覚認識装置が拾い出し可能な対象物を検出できな
かった時にマニプレータを、視覚認識装置が検出したが
干渉チェックにより把持不能と判断した部品の位置で動
作させれば、その部品が直接中央付近の把持しやすい位
置に移動し、姿勢も変わることが期待でき、視覚認識装
置で部品の検出を再度行えば、視覚認識装置が対象物を
検出できる可能性があり、拾い出し作業を継続できる。Therefore, according to the present invention, the following effects can be obtained. In the bin picking device according to claim 1 of the present invention, when the visual recognition device cannot detect an object, the manipulator is operated in the box, so that the components in the box move and the posture changes. Therefore, if the component is detected again by the visual recognition device, the visual recognition device may be able to detect the object, and the picking-up operation can be continued. In the bin picking device according to the second aspect of the present invention, when the visual recognition device cannot detect an object, the manipulator is operated in the peripheral portion of the box. The part that could not be detected by the camera can be expected to move to a position near the center and change the posture, and if the component is detected again by the visual recognition device, the visual recognition device may be able to detect the target object. Dispensing work can be continued. In the bin picking apparatus according to the third aspect of the present invention, since the bin is divided into small areas including the peripheral part of the box, it is possible to predict an area where the parts overlap, and by moving the parts in that part. It can be expected that the parts move efficiently and the posture changes. In the bin picking device according to claim 4 of the present invention, when the bin is moved from the peripheral portion in the box to the center thereof, a plurality of operations are required. This is a great advantage because the state of all peripheral components can be changed by one operation. It can be expected that the parts move efficiently and the posture changes in a short time. In the bin picking device according to claim 5 of the present invention, when the visual recognition device cannot detect an object that can be picked up, the manipulator detects the manipulator when the visual recognition device detects the object but determines that the component cannot be gripped by the interference check. If it is operated at the position, the part moves directly to a position near the center where it can be easily gripped, and the posture can be expected to change.If the component is detected again by the visual recognition device, the visual recognition device detects the target object There is a possibility that it can be done and the picking up work can be continued.
【図１】ビンピッキング装置によるハンドリングシステ
ムを示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a handling system using a bin picking device.
【図２】本発明の第１の実施例に係るビンピッキング装
置の機能を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing functions of the bin picking device according to the first embodiment of the present invention.
【図３】箱の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of a box.
【図４】本発明の第２の実施例に係るビンピッキング装
置のかき混ぜ動作その１を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a first stirring operation of the bin picking device according to the second embodiment of the present invention.
【図５】箱の中の小領域分割を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing division of a small area in a box.
【図６】本発明の第３の実施例に係るビンピッキング装
置のかき混ぜ動作その２を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a second stirring operation of the bin picking device according to the third embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第４の実施例に係るビンピッキング装
置のかき回し動作を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a stirring operation of the bin picking device according to a fourth embodiment of the present invention.
１，２ カメラ ３ 視覚認識装置 ４ ロボットマニプレータ ５ ロボットコントローラ ６ 通信回線 1, 2 camera 3 visual recognition device 4 robot manipulator 5 robot controller 6 communication line
Claims (5)
に設置した２台のカメラと、視覚認識装置と、ロボット
マニプレータと、ロボットコントローラとで構成し、カ
メラの映像を基に視覚認識装置が対象物を検出してその
三次元的な位置と姿勢を計測し、通信回線を介してロボ
ットコントローラに送られた計測結果を基にマニプレー
タが対象物を拾い出すロボットシステムに関し、視覚認
識装置が計測した対象物を把持すると仮定したときのマ
ニプレータの姿勢を計算し、その姿勢におけるマニプレ
ータの各部と箱との干渉の有無をチェックし、干渉なし
と判断した場合に通信回線を介してロボットコントロー
ラに計測結果を送ることでマニプレータが箱と干渉する
ことなしに対象物を拾い出すビンピッキング装置におい
て、視覚認識装置が対象物を検出できなかった時、又は
視覚認識装置が検出したすべての対象物が干渉チェック
の結果、拾い出しできないと判断された時に、マニプレ
ータを箱の中で動作させて、視覚認識装置で部品の検出
を再度行い、拾い出し作業を継続することを特徴とする
ビンピッキング装置。1. A visual recognition device comprising two cameras, a visual recognition device, a robot manipulator, and a robot controller installed above a box containing an object and looking down on the image of the camera. Detects a target object, measures its three-dimensional position and orientation, and based on the measurement result sent to the robot controller via the communication line, the manipulator picks up the target object based on the measurement result. Calculates the attitude of the manipulator when assuming that the measured object is grasped, checks the presence or absence of interference between each part of the manipulator and the box in that attitude, and if it is determined that there is no interference, sends it to the robot controller via the communication line In a bin picking device that sends out measurement results and picks up objects without the manipulator interfering with the box, the visual recognition device When the object cannot be detected, or when it is determined that all the objects detected by the visual recognition device cannot be picked up as a result of the interference check, the manipulator is operated in the box and the parts are recognized by the visual recognition device. A bin picking device, wherein the bin picking device performs detection again and continues picking work.
物を検出できなかった時、又は視覚認識装置が検出した
すべての対象物が干渉チェックの結果、拾い出しできな
いと判断された時に、箱の周辺部にマニプレータのハン
ドを移動させ、これを箱の中央の方向に移動させるよう
にマニプレータを動作させることを特徴とするビンピッ
キング装置。2. The box according to claim 1, wherein when the visual recognition device cannot detect the object, or when it is determined that all the objects detected by the visual recognition device cannot be picked out as a result of the interference check, A bin picking device characterized by moving the hand of the manipulator to the periphery of the box and operating the manipulator to move the hand in the direction of the center of the box.
に分割しておき、部品の拾い出しをする毎に、どの領域
から部品を拾い出したのかを判断し、各小領域毎にその
領域から拾い出した部品の数を計数して記憶しておき、
視覚認識装置が対象物を検出できなかった時、又は視覚
認識装置が検出したすべての対象物が干渉チェックの結
果、拾い出しできないと判断された時に、各小領域の中
で拾い出した部品の数が最も少ない小領域の位置にマニ
プレータのハンドを移動させ、これを箱の中央の方向に
移動させるようにマニプレータを動作させることを特徴
とするビンピッキング装置。3. The method according to claim 1, wherein the inside of the box is divided into small areas in advance, and each time a part is picked up, it is determined from which area the part was picked up. Count and memorize the number of parts picked up from that area,
When the visual recognition device cannot detect the object, or when it is determined that all the objects detected by the visual recognition device cannot be picked up as a result of the interference check, the parts picked up in each small area A bin picking device, comprising: moving a hand of a manipulator to a position of a small area having the smallest number, and operating the manipulator so as to move the hand toward the center of the box.
物を検出できなかった時、又は視覚認識装置が検出した
すべての対象物が干渉チェックの結果、拾い出しできな
いと判断された時に、箱の周辺部にマニプレータのハン
ドを移動させ、これを箱の内側に沿って移動させるよう
にマニプレータを動作させることを特徴とするビンピッ
キング装置。4. The box according to claim 1, wherein when the visual recognition device cannot detect the object, or when it is determined that all the objects detected by the visual recognition device cannot be picked up as a result of the interference check, A bin picking device characterized by moving a hand of a manipulator to a peripheral portion of the box and operating the manipulator to move the hand along the inside of the box.
認識装置が検出したすべての対象物が干渉チェックの結
果、拾い出しできないと判断された時には、視覚認識装
置が検出した対象物のうちの一つの位置にマニプレータ
のハンドを移動させ、これを箱の中央の方向に移動させ
るようにマニプレータを動作させることを特徴とするビ
ンピッキング装置。5. The method according to claim 1, wherein when it is determined that all the objects detected by the visual recognition device cannot be picked up as a result of the interference check, the objects detected by the visual recognition device are not detected. A bin picking device wherein a hand of the manipulator is moved to one of the positions, and the manipulator is operated so as to move the hand toward the center of the box.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11065858A JP2000263480A (en) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | Bin picking device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11065858A JP2000263480A (en) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | Bin picking device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000263480A true JP2000263480A (en) | 2000-09-26 |
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ID=13299143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11065858A Pending JP2000263480A (en) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | Bin picking device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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