JP2020082217A - Control device and gripping method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御装置および把持方法に関する。 The present invention relates to a control device and a gripping method.
従来、可動多指を有するロボットハンド(以下、単に「ハンド」と言う)を備え、かかるハンドによって任意形状の物体を把持するロボットが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 BACKGROUND ART Conventionally, there is known a robot that includes a robot hand having movable multi-finger (hereinafter, simply referred to as “hand”) and that grips an object having an arbitrary shape by the hand (for example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、上述した従来の技術には、任意形状の物体を把持するに際し、適正な把持位置を容易に決定するうえで、更なる改善の余地がある。 However, the above-described conventional technique has room for further improvement in easily determining an appropriate gripping position when gripping an object having an arbitrary shape.
具体的には、上述した従来の技術では、把持対象となる物体を画像認識によりいくつかの所定の単純形状のうちの一つに当てはめ、当てはめた単純形状の種別に応じた所定の決定処理に基づいてハンド姿勢を決定する。 Specifically, in the above-described conventional technique, an object to be grasped is fitted to one of several predetermined simple shapes by image recognition, and a predetermined determination process is performed according to the type of the fitted simple shape. Based on this, the hand posture is determined.
ただし、かかる従来の技術によれば、単純形状の種別ごとに異なる決定処理を行わねばならず、制御が複雑化するという問題があった。また、任意形状の物体を少なくとも所定の単純形状のいずれかに当てはめるため、たとえば物体の形状によっては、必ずしも適正な把持位置で把持されない、すなわち安定した把持を行えないおそれがあった。 However, according to such a conventional technique, there is a problem in that control must be complicated because different determination processing must be performed for each type of simple shape. Further, since an object having an arbitrary shape is applied to at least one of the predetermined simple shapes, there is a risk that the object may not be gripped at an appropriate gripping position, that is, stable gripping may not be performed depending on the shape of the object.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、任意形状の物体を把持するに際し、適正な把持位置を容易に決定することができる制御装置および把持方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a control device and a gripping method that can easily determine an appropriate gripping position when gripping an object having an arbitrary shape.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る制御装置は、所定の公転中心まわりに公転可能に設けられた複数の指部によって物体を把持するロボットハンドの制御装置であって、移動制御部と、把持制御部と、を備える。前記移動制御部は、前記公転中心および前記物体の重心位置が重なるように前記ロボットハンドを移動させる。前記把持制御部は、前記公転中心および前記重心位置が重なった状態において、前記公転中心を中心とする円である公転円と前記物体の輪郭線を所定量外側へオフセットさせたオフセット線との交点へ前記指部を位置付け、該指部により前記物体を把持させる。 In order to solve the above-mentioned problems and to achieve the object, a control device according to one aspect of the present invention controls a robot hand that grips an object by a plurality of fingers that are revolvable around a predetermined center of revolution. The device includes a movement control unit and a grip control unit. The movement control unit moves the robot hand such that the center of revolution and the center of gravity of the object overlap. The gripping control unit, in a state in which the center of revolution and the position of the center of gravity overlap, the intersection point of an orbital circle which is a circle centered on the center of revolution and an offset line obtained by offsetting the contour line of the object outward by a predetermined amount. The finger is positioned and the object is held by the finger.
本発明の一態様によれば、任意形状の物体を把持するに際し、適正な把持位置を容易に決定することができる。 According to one aspect of the present invention, an appropriate gripping position can be easily determined when gripping an object having an arbitrary shape.
以下、実施形態に係る制御装置および把持方法について図面を参照して説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。 Hereinafter, a control device and a gripping method according to the embodiment will be described with reference to the drawings. Note that the dimensional relationship of each element in the drawings, the ratio of each element, and the like may differ from reality. Even between the drawings, there may be a case where portions having different dimensional relationships or ratios are included.
また、以下では、実施形態に係るロボット10が、いわゆる垂直多関節ロボットである場合を例に挙げるが、ロボット10の形態を限定するものではなく、ロボット10は、たとえば水平多関節ロボットや、パラレルリンクロボット等に置き換えることができる。
Further, in the following, a case where the
また、以下では、ロボット10の基台部11が据え付けられる設置面側を「基端側」とし、ロボット10を構成する各部材の基端側周辺を「基端部」と呼ぶ場合がある。また、ロボット10が把持することとなる物体O側を「先端側」とし、各部材の先端側周辺を「先端部」と呼ぶ場合がある。
Further, hereinafter, the installation surface side on which the
図1は、実施形態に係るロボットシステム1の構成例を示す模式図である。また、図2は、実施形態に係るハンド14の構成例を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a robot system 1 according to the embodiment. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of the
図1に示すように、実施形態に係るロボットシステム1は、ロボット10と、制御装置20と、カメラ30とを備える。
As shown in FIG. 1, the robot system 1 according to the embodiment includes a
ロボット10は、基台部11と、旋回ベース12と、アーム部13と、ハンド14とを備える。アーム部13は、第1アーム13aと、第2アーム13bと、第3アーム13cとをさらに備える。
The
基台部11は、床面などの設置面に固定される支持ベースである。旋回ベース12は、かかる基台部11上に旋回可能に設けられる。第1アーム13aは、旋回ベース12に対して回転可能に設けられる。
The
第2アーム13bは、第1アーム13aに対して回転可能に設けられる。第3アーム13cは、第2アーム13bに対して回転可能に設けられる。なお、第3アーム13cには、ハンド14が取り付けられる。すなわち、アーム部13は、ハンド14を支持する。
The
かかるロボット10の構成についてさらに詳しく説明する。図1に示すように、ロボット10は、いわゆる垂直多関節ロボットである。旋回ベース12は、基台部11に対し、軸a1まわりに旋回可能に連結される。
The configuration of the
第1アーム13aは、旋回ベース12に対し、基端部が軸a1に略垂直な(ねじれの位置を含む)軸a2まわりに回転可能に連結される。第2アーム13bは、第1アーム13aの先端部に対し、基端部が軸a2に略平行な軸a3まわりに回転可能に連結される。
The
第3アーム13cは、第2アーム13bの先端部に対し、基端部が軸a3に略平行な軸a4まわりに回転可能に連結される。また、第3アーム13cは、先端部において、ハンド14を軸a4に略垂直な(ねじれの位置を含む)軸a5まわりに回転可能に支持する。なお、軸a5は、「公転軸」の一例に相当する。
The
ハンド14は、いわゆる可動多指ハンドであって、図2に示すように、支持部14aと、複数の指部14bとを備える。なお、図2に示すように、実施形態に係るハンド14は、3本の指部14bを備えるものとするが、指部14bは複数であればよく、2本であってもよいし、4本以上であってもよい。
The
支持部14aは、上述のように第3アーム13cに軸a5まわりに回転可能に支持されるとともに(図中の矢印201参照)、指部14bそれぞれの基端部を支持する。したがって、言い換えれば、指部14bは、軸a5まわりに公転可能に設けられている。
The
なお、図2では、指部14bが1つの支持部14aにより一括に軸a5まわりに公転する例を示しているが、指部14bのそれぞれが個別に軸a5まわりに公転可能であってもよい。かかる場合の例については、図8および図9を用いた説明で後述する。
Although FIG. 2 shows an example in which the
また、指部14bはたとえば、それぞれ関節部14baを有し、かかる関節部14baによって折り曲げ可能に設けられている(図中の矢印202参照)。かかる折り曲げにより、指部14bが互いに近づくように閉じられることによって、ハンド14は、把持対象となる物体Oを把持することができる。また、指部14bが互いに遠ざかるように開かれることによって、ハンド14は、物体Oの把持を解くことができる。
Further, the
なお、図2の例では、指部14bそれぞれが1つの関節部14baを有しているが、関節部14baの数を限定するものではなく、2つ以上であってもよいし、0であってもよい。0である場合は、たとえば指部14bを互いに近づけたり遠ざけたりすることで指部14bの開閉動作を実現する開閉機構を備えればよい。
In the example of FIG. 2, each
図1に戻る。制御装置20は、ロボット10およびカメラ30と情報伝達可能に接続される。なお、その接続形態は、有線および無線を問わない。制御装置20は、種々の制御機器や演算処理装置、記憶装置等を含んで構成され、ロボット10の動作を制御する。
Returning to FIG. The
たとえば、制御装置20は、図示略の入力装置(プログラミングペンダント等)や図示略の上位装置等を介して取得したジョブプログラムに基づいてロボット10を動作させる動作信号を生成し、ロボット10へ向けて出力することによってロボット10の動作を制御する。
For example, the
この動作信号は、たとえばロボット10に搭載され、上述した各軸a1〜a5まわりの回転動作や関節部14baによる折り曲げ動作を実現するサーボモータ(図示略)へのパルス信号として生成される。
This operation signal is generated as a pulse signal to a servo motor (not shown) that is mounted on the
カメラ30は、任意形状の物体Oの2次元画像を撮像可能な位置、たとえばロボット10の上方に設けられ、物体Oを撮像して、その撮像画像を制御装置20へ出力する。
The
そして、実施形態に係る把持方法は、上述のように構成されたロボットシステム1において、任意形状の物体Oを把持するに際し、容易にかつ適正な把持位置で物体Oを把持させようとするものである。 Then, the gripping method according to the embodiment is such that, when the object O having an arbitrary shape is gripped in the robot system 1 configured as described above, the object O is easily and properly gripped at a gripping position. is there.
このために、実施形態に係る把持方法は、指部14bの公転中心および物体Oの重心位置が重なるようにハンド14を移動させることとした。そして、実施形態に係る把持方法は、上記公転中心および上記重心位置が重なった状態において、上記公転中心を中心とする円である公転円と物体Oの輪郭線を所定量外側へオフセットさせたオフセット線との交点へ指部14bを位置付け、指部14bにより物体Oを把持させることとした。
Therefore, in the gripping method according to the embodiment, the
これにより、実施形態に係る把持方法によれば、任意形状の物体Oにつき、重心位置を中心とした安定した適正な把持を行うことが可能となる。 As a result, according to the gripping method according to the embodiment, it is possible to perform stable and proper gripping on the object O having an arbitrary shape with the center of gravity at the center.
また、実施形態に係る把持方法は、上記重心位置および上記オフセット線に基づいて、指部14bを位置付ける把持位置を決定するので、かかる決定処理を物体Oの形状によって分ける必要がない。したがって、実施形態に係る把持方法によれば、物体Oの形状の多様性に関わりなく、容易にかつ適正な把持位置で、物体Oを把持することができる。
Further, in the grasping method according to the embodiment, the grasping position for locating the
なお、上述したオフセットの所定量は、たとえば0とすることもできる。すなわち、実施形態に係る把持方法は、上記公転中心および上記重心位置が重なった状態において、上記公転中心を中心とする円である公転円と上記輪郭線との交点を把持位置として決定してもよい。 The predetermined amount of the above-mentioned offset can be set to 0, for example. That is, in the gripping method according to the embodiment, in the state where the center of revolution and the position of the center of gravity overlap, even if the intersection of the revolution circle that is a circle centered on the center of revolution and the contour line is determined as the gripping position. Good.
以下、上述した実施形態に係る把持方法を適用したロボットシステム1の構成例について、さらに具体的に説明する。 Hereinafter, a configuration example of the robot system 1 to which the gripping method according to the above-described embodiment is applied will be described more specifically.
図3は、実施形態に係るロボットシステム1のブロック図である。なお、図3では、実施形態の特徴を説明するために必要な構成要素のみを表しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。 FIG. 3 is a block diagram of the robot system 1 according to the embodiment. It should be noted that FIG. 3 shows only the components necessary for explaining the features of the embodiment, and omits the description of general components.
換言すれば、図3に図示される各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。例えば、各ブロックの分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。 In other words, each component shown in FIG. 3 is functionally conceptual, and does not necessarily have to be physically configured as shown. For example, the specific form of distribution/integration of each block is not limited to that shown in the figure, and all or part of the block may be functionally or physically distributed/arranged in arbitrary units according to various loads and usage conditions. It can be integrated and configured.
また、図3を用いた説明では、既に説明済みの構成要素については、説明を簡略化するか、省略する場合がある。したがって、図3を用いた説明では、主に制御装置20の構成例について説明する。
Further, in the description using FIG. 3, description may be simplified or omitted for the components already described. Therefore, in the description using FIG. 3, a configuration example of the
図3に示すように、実施形態に係るロボットシステム1は、ロボット10と、制御装置20と、カメラ30とを含む。
As shown in FIG. 3, the robot system 1 according to the embodiment includes a
制御装置20は、記憶部21と、制御部22とを備える。記憶部21は、たとえば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(Flash Memory)等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現され、図3の例では、物体画像21aと、検出情報21bとを記憶する。
The
物体画像21aは、カメラ30によって撮像される物体Oの撮像画像が格納される。検出情報21bは、後述する検出部22bによって検出される各種データに関する情報であり、物体Oの輪郭線、かかる輪郭線に基づくオフセット線、および、物体Oの重心位置を含む。
The
制御部22は、コントローラ(controller)であり、たとえば、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等によって、制御装置20内部の記憶デバイスに記憶されている各種プログラムがRAMを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部22は、たとえば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路により実現することができる。
The
制御部22は、取得部22aと、検出部22bと、移動制御部22cと、把持制御部22dとを有し、以下に説明する情報処理の機能や作用を実現または実行する。
The
取得部22aは、カメラ30から出力された物体Oの撮像画像を取得し、物体画像21aへ格納する。
The
検出部22bは、物体画像21aに基づいて画像解析処理を実行し、物体Oの輪郭線、および、物体Oの重心位置を検出して、検出情報21bへ格納する。なお、画像解析処理による輪郭線および重心位置の検出方法については公知であるため、ここでの説明は省略する。
The
また、検出部22bは、物体Oの輪郭線を所定量外側へオフセットさせたオフセット線を検出し、検出情報21bへ格納する。
Further, the
移動制御部22cは、検出情報21bに基づいて、指部14bの公転中心および物体Oの重心位置が重なるようにハンド14を移動させる。指部14bの公転中心は、言い換えれば上述の軸a5の軸心位置である。
The
具体的には、移動制御部22cは、物体Oの重心位置を、指部14bの公転中心を移動させるべき目標位置とした逆キネマティクス演算を実行し、その演算結果に基づいてロボット10を上述の各軸a1〜a4まわりに回転させる各回転量を導出する。また、移動制御部22cは、導出した各回転量に基づいてロボット10を動作させる動作信号を生成し、ロボット10へ向けて出力する。
Specifically, the
把持制御部22dは、指部14bの公転中心および物体Oの重心位置が重なった状態において、上記公転中心を中心とする円である公転円と上記オフセット線との交点へ指部14bを位置付け、指部14bにより物体Oを把持させる。
The
具体的には、把持制御部22dは、上記公転円と上記オフセット線との交点を、指部14bを移動させるべき目標位置とした逆キネマティクス演算を実行し、その演算結果に基づいてハンド14を上述の軸a5まわりに回転させる回転量を導出する。また、移動制御部22cは、導出した回転量に基づいてロボット10を動作させる動作信号を生成し、ロボット10へ向けて出力する。これにより、指部14bは、目標位置である把持位置へ位置付くこととなる。
Specifically, the
そのうえで、把持制御部22dは、指部14bが互いに近づくように、関節部14baにより指部14bを折り曲げる動作信号を生成し、ロボット10へ向けて出力する。これにより、指部14bが互いに近づくように閉じられ、物体Oが把持されることとなる。
Then, the
ここで、これまでの説明を分かりやすくするために、指部14bの把持位置が決定されるまでの具体的な動作例について、図4〜図7を用いて説明する。図4は、実施形態に係る把持位置決定までの動作説明図(その1)である。また、図5は、実施形態に係る把持位置決定までの動作説明図(その2)である。
Here, in order to make the above description easy to understand, a specific operation example until the grip position of the
また、図6は、実施形態に係る把持位置決定までの動作説明図(その3)である。また、図7は、実施形態に係る把持位置決定までの動作説明図(その4)である。なお、図4〜図7では、物体Oを平面視した場合をごく模式的に表している。 FIG. 6 is an operation explanatory diagram (part 3) up to the determination of the grip position according to the embodiment. FIG. 7 is an operation explanatory diagram (4) up to the determination of the grip position according to the embodiment. 4 to 7, the case where the object O is viewed in plan is shown schematically.
図4に示す任意形状の物体O1があったものとする。かかる場合において、まず取得部22aによって取得された物体O1の物体画像21aに基づき、検出部22bが、画像解析処理によって、物体O1の輪郭線CL、オフセット線OL、および、物体O1の重心位置CGを検出する。
It is assumed that there is an object O1 having an arbitrary shape shown in FIG. In such a case, first, based on the
なお、輪郭線CLをオフセットさせる所定量は任意でよいが、たとえば指部14bの太さに対応する。一例としては、指部14bの断面径の1/2程度である。
The predetermined amount by which the contour line CL is offset may be arbitrary, but corresponds to the thickness of the
そして、移動制御部22cが、図5に示すように、指部14bの公転中心である軸a5の軸心位置および重心位置CGが重なるようにハンド14を移動させる(図中の矢印501参照)。これにより、物体O1の重心位置CGを中心とした把持を行うことが可能となる。すなわち、安定した物体O1の把持を行うことが可能となる。
Then, as shown in FIG. 5, the
そして、把持制御部22dが、軸a5を中心とする公転円RCとオフセット線OLとの交点を探索する。なお、ここでは、指部14bを一括に軸a5まわりに公転させて、すべての指部14bが一斉に位置付け可能な交点の組み合わせを探索するものとする。その結果、交点P1,P2,P3が抽出されたものとする。
Then, the
すると、把持制御部22dは、図6に示すように、指部14bを軸a5まわりに公転させて、指部14bを交点P1,P2,P3へ位置付ける(図中の矢印601参照)。かかる位置において、把持制御部22dが、指部14bを重心位置CG側へ向けて折り曲げることによって、指部14bにより物体O1が安定的に把持されることとなる。
Then, as shown in FIG. 6, the
なお、より安定的な把持を行うために、図7に示すように、交点P1,P2,P3は、重心位置CGを中心とした回転対称(同図では120°の回転対称)となる位置のものが抽出され、把持位置とされることが好ましい。したがって、実施形態に係るハンド14の場合、指部14bは、基端部が同一円周上に120°の等間隔で設けられていることが好ましい。
In order to carry out more stable gripping, as shown in FIG. 7, the intersection points P1, P2, P3 are located at positions which are rotationally symmetric with respect to the center of gravity position CG (rotational symmetry of 120° in the figure). It is preferable that the object is extracted and set as the gripping position. Therefore, in the case of the
また、図7では、把持位置を等間隔としたが、必ずしも等間隔でなくともよい。図8は、変形例に係る把持位置決定の動作説明図(その1)である。なお、図8を用いた説明では、上述したように、指部14bのそれぞれが個別に軸a5まわりに公転可能に設けられているものとする。
Further, in FIG. 7, the gripping positions are set at equal intervals, but they need not be at equal intervals. FIG. 8 is an operation explanatory diagram (1) of the grip position determination according to the modification. In the description using FIG. 8, as described above, each of the
また、図8の説明の前提として、図5に示したように、移動制御部22cが、ハンド14を移動させ、指部14bの公転中心および重心位置CGが重なった状態であるものとする。
Further, as a premise of the description of FIG. 8, it is assumed that the
かかる場合に、把持制御部22dは、たとえば公転円RC上のオフセット線OLとの交点を、個別に公転可能である指部14bの本数分、探索する。このとき、把持制御部22dは、たとえば指部14bそれぞれの交点への移動量の総和が最小となるように探索する。その結果、図8に示すように、交点P1,P4,P5が抽出されたものとする。
In such a case, the
すると、把持制御部22dは、図8に示すように、指部14bのそれぞれを軸a5まわりに個別に公転させて、指部14bを交点P1,P4,P5へ位置付ける(図中の矢印801,802,803参照)。かかる等間隔でない把持位置において、把持制御部22dが、指部14bを折り曲げることによっても、重心位置CGを中心とした安定的な把持を行うことができる。
Then, as shown in FIG. 8, the
また、これまでは、同一形状の物体O1を例に挙げてきたが、物体O1と異なる形状の物体Oについても、同様に把持位置を決定することができる。図9は、変形例に係る把持位置決定の動作説明図(その2)である。 Although the object O1 having the same shape has been taken as an example so far, the gripping position can be similarly determined for the object O having a shape different from the object O1. FIG. 9 is an explanatory diagram (part 2) of the grip position determination operation according to the modification.
図9では、平面視でオーバル状であり、物体O1とは明らかに形状の異なる物体O2を例に挙げる。図9に示すように、物体O2がたとえばオーバル状であっても、これまでと同様に、物体O2の物体画像21aに基づき、検出部22bが、画像解析処理によって、物体O2の輪郭線CL、オフセット線OL、および、物体O2の重心位置CGを検出する。
In FIG. 9, an object O2 having an oval shape in plan view and having a shape obviously different from the object O1 is taken as an example. As shown in FIG. 9, even if the object O2 is, for example, an oval shape, the
そして、移動制御部22cが、指部14bの公転中心および重心位置CGが重なるようにハンド14を移動させる。そのうえで、把持制御部22dが、たとえば公転円RC上のオフセット線OLとの交点を、個別に公転可能である指部14bの本数分、探索する。
Then, the
その結果、たとえば図8に示す交点P6,P7,P8が抽出されたならば、把持制御部22dは、指部14bのそれぞれを軸a5まわりに個別に公転させて、指部14bを交点P6,P7,P8へ位置付ける。そして、把持制御部22dが、かかる把持位置において指部14bを折り曲げることによって、物体O2を、重心位置CGを中心に安定的に把持させることとなる。
As a result, for example, if the intersections P6, P7, P8 shown in FIG. 8 are extracted, the
このように、実施形態に係る把持方法によれば、物体Oの形状の多様性に関わりなく、容易にかつ適正な把持位置で、物体Oを把持することができる。なお、指部14bが1つの支持部14aにより一括に軸a5まわりに公転する場合であっても、指部14bがそれぞれの延在方向を自在に変更可能に設けられていれば、図8や図9に示した例のように指部14bを等間隔でない位置に位置付けることは可能である。
As described above, according to the gripping method according to the embodiment, the object O can be gripped easily and at an appropriate gripping position regardless of the variety of shapes of the object O. Even when the
これまでは、指部14bは、関節部が1つであり、閉じる際には、それぞれの指先が一斉に重心位置CGの方へ向けて折れ曲がり、指部14bが、同じ位置に向かう方向へ向けて同様の姿勢で延在することとなる例を挙げた。しかし、これに限らず、たとえば、指部14bそれぞれが多関節を有し、それぞれが異なる姿勢をとって異なる方向へ延在しつつも、指先は把持制御部22dの抽出した交点へ位置付け可能な構成にすることで、対応可能となる。
Until now, the
また、制御装置20は、記憶部21を有さなくともよい。すなわち、制御装置20は、取得部22aが取得した撮像画像を記憶部21を介することなく検出部22bへ直接渡し、これに基づいて、検出部22bがオフセット線OLおよび重心位置CGを検出してもよい。同様に、検出部22bは、検出したオフセット線OLおよび重心位置CGを記憶部21を介することなく移動制御部22cおよび把持制御部22dへ直接渡し、これに基づいて、移動制御部22cおよび把持制御部22dが処理を進めてもよい。
Further, the
次に、実施形態に係る制御装置20が実行する処理手順について、図10を用いて説明する。図10は、実施形態に係る制御装置20が実行する処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、物体Oを把持するまでの処理手順を示している。
Next, a processing procedure executed by the
図10に示すように、まず取得部22aが、物体Oの撮像画像を取得する(ステップS101)。そして、検出部22bが、物体Oの撮像画像に基づいて、オフセット線OLおよび重心位置CGを検出する(ステップS102)。
As shown in FIG. 10, first, the
そして、移動制御部22cが、指部14bの公転中心が重心位置CGと重なるようにハンド14を移動させる(ステップS103)。そして、指部14bの公転中心が重心位置CGと重なった状態において、把持制御部22dが、公転円RCとオフセット線OLとの交点へ指部14bを位置付ける(ステップS104)。そして、把持制御部22dが、指部14bにより、物体Oを把持させ(ステップS105)、処理を終了する。
Then, the
上述してきたように、実施形態に係る制御装置20は、所定の公転中心まわりに公転可能に設けられた複数の指部14bによって物体Oを把持するハンド14(「ロボットハンド」の一例に相当)の制御装置であって、移動制御部22cと、把持制御部22dと、を備える。
As described above, the
移動制御部22cは、上記公転中心および物体Oの重心位置CGが重なるようにハンド14を移動させる。把持制御部22dは、上記公転中心および重心位置CGが重なった状態において、上記公転中心を中心とする円である公転円RCと物体Oの輪郭線CLを所定量外側へオフセットさせたオフセット線OLとの交点へ指部14bを位置付け、かかる指部14bにより物体Oを把持させる。
The
したがって、実施形態に係る制御装置20によれば、任意形状の物体Oを把持するに際し、適正な把持位置を容易に決定することができる。
Therefore, according to the
また、実施形態に係る制御装置20は、検出部22b、をさらに備える。検出部22bは、物体Oの撮像画像に基づいて、オフセット線OLおよび重心位置CGを検出する。
Further, the
したがって、実施形態に係る制御装置20によれば、画像解析処理によって検出したオフセット線OLおよび重心位置CGに基づいて、指部14bを位置付ける把持位置を決定することが可能となるので、かかる決定処理を物体Oの形状によって分ける必要がない。これにより、物体Oの形状の多様性に関わりなく、容易にかつ適正な把持位置で、物体Oを把持することが可能となる。
Therefore, according to the
また、把持制御部22dは、公転円RCの円周上において重心位置CGに対し対称位置となる複数の交点を抽出し、かかる交点へそれぞれ指部14bを位置付ける。したがって、実施形態に係る制御装置20によれば、任意形状の物体Oにつき、重心位置を中心とした安定した適正な把持を行うことが可能となる。
Further, the
また、把持制御部22dは、公転円RCの円周上において等間隔となる複数の交点を抽出し、かかる交点へそれぞれ指部14bを位置付ける。したがって、実施形態に係る制御装置20によれば、任意形状の物体Oにつき、重心位置を中心として均等に力が加えられる、より安定した適正な把持を行うことが可能となる。
Further, the
また、把持制御部22dは、指部14bそれぞれの交点への移動量の総和が最小となる複数の交点を抽出し、かかる交点へそれぞれ指部を位置付ける。したがって、実施形態に係る制御装置20によれば、指部14bの移動量の少ない効率的な把持を行うことが可能となる。
In addition, the
また、検出部22bは、上記所定量を0としてオフセット線を検出する。したがって、実施形態に係る制御装置20によれば、物体Oの輪郭線CLをそのままオフセット線OLとして利用することができるので、画像解析処理の効率化を図ることができる。また、かかる場合、把持制御部22dは、公転円RCとオフセット線OLとの交点へ、指部14bが接するように、指部14bを位置付ければよい。
Further, the
なお、上述した実施形態では、重心位置CGを中心とした回転対称となる位置、たとえば3本の指部14bが120°間隔で配置されることとなる例を挙げたが、これに限らず、重心位置CGに対する対称位置に、複数の指部14bが対称性をもって配置されればよい。一例として、ハンド14が指部14bを4本有している場合に、重心位置CGを挟んで対向する2点のそれぞれに、指部14bが2つずつ隣接するように配置されてもよい。
In addition, in the above-described embodiment, an example in which the positions that are rotationally symmetric with respect to the center of gravity position CG, for example, three
また、上述した実施形態では、カメラ30が、物体Oの2次元画像を撮像する場合について説明したが、カメラ30が、いわゆるRGB−Dカメラであって、RGB情報に加えて深さ方向(Depth)の情報を含む3次元画像を撮像するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
かかる場合、把持位置の決定に深さ方向を加味することができることで、物体Oを、ハンド14により掴むように把持させるか、または、つまむように把持させるかの選択を含めた制御を行うことが可能となる。したがって、物体Oの高さを含めた、適正な把持位置の決定を行うことができる。
In such a case, since the depth direction can be added to the determination of the gripping position, control including selection of gripping the object O with the
また、上述した実施形態では言わば、物体Oの形状が変わるごとに、物体Oのオフセット線OLおよび重心位置CGを検出し、これに基づいて指部14bを配置する把持位置をリアルタイムに演算して決定する場合について説明したが、予め物体Oの形状に応じたプリセット情報として設定されていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, so to speak, each time the shape of the object O changes, the offset line OL and the barycentric position CG of the object O are detected, and the grip position at which the
また、機械学習を用いることとしてもよい。かかる場合、たとえばディープラーニング等を用いることによって、正例となる物体画像21aを用いて予め物体Oの形状およびその形状に応じた把持位置の判別モデルを生成しておく。そして、実運用において、判定対象となる物体画像21aが取得されたならば、かかる物体画像21aを判別モデルへ入力して、判別モデルが出力する出力値に基づいて把持位置を決定するようにしてもよい。
Alternatively, machine learning may be used. In such a case, for example, by using deep learning or the like, a discriminant model of the shape of the object O and a grip position corresponding to the shape is generated in advance using the
また、このとき、たとえば判別モデルが、入力された物体画像21aの既存の分類クラスに対する類似度をあわせて出力するようにしておき、かかる類似度が所定の閾値以上に高ければ、判別モデルの出力する把持位置を採用するようにしてもよい。一方、類似度が所定の閾値に満たなければ、上述した実施形態に基づいて把持位置を決定し、さらに該当の物体画像21aに基づいて判別モデルを追加学習するようにしてもよい。
At this time, for example, the discriminant model also outputs the similarity of the
また、上述した実施形態では、ロボット10の軸数が、軸a1〜a5の5つである場合を例に挙げたが、ロボット10の軸数を限定するものではない。
Further, in the above-described embodiment, the case where the number of axes of the
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 Further, the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention also includes those configured by appropriately combining the constituent elements described above. Further, further effects and modified examples can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
14 ハンド(ロボットハンド)、14b 指部、20 制御装置、22b 検出部、22c 移動制御部、22d 把持制御部、a5 軸(公転中心)、CG 重心位置、CL 輪郭線、O 物体、OL オフセット線、RC 公転円 14 hands (robot hand), 14b finger part, 20 control device, 22b detection part, 22c movement control part, 22d grip control part, a5 axis (revolution center), CG center of gravity position, CL contour line, O object, OL offset line , RC revolution circle
Claims (7)
前記公転中心および前記物体の重心位置が重なるように前記ロボットハンドを移動させる移動制御部と、
前記公転中心および前記重心位置が重なった状態において、前記公転中心を中心とする円である公転円と前記物体の輪郭線を所定量外側へオフセットさせたオフセット線との交点へ前記指部を位置付け、該指部により前記物体を把持させる把持制御部と、
を備える、制御装置。 A control device for a robot hand that grips an object with a plurality of fingers that are revolvable around a predetermined center of revolution,
A movement control unit that moves the robot hand such that the center of revolution and the center of gravity of the object overlap.
In a state where the center of revolution and the position of the center of gravity overlap, the finger portion is positioned at the intersection of the revolution circle that is a circle centered on the center of revolution and the offset line obtained by offsetting the contour line of the object outward by a predetermined amount. A grip control unit for gripping the object by the finger unit,
And a control device.
をさらに備える、請求項1に記載の制御装置。 A detection unit that detects the offset line and the position of the center of gravity based on a captured image of the object,
The control device according to claim 1, further comprising:
前記公転円の円周上において前記重心位置に対し対称位置となる複数の前記交点を抽出し、該交点へそれぞれ前記指部を位置付ける、
請求項1または2に記載の制御装置。 The grip control unit,
On the circumference of the revolution circle, a plurality of intersections that are symmetrical with respect to the position of the center of gravity are extracted, and the fingers are respectively positioned at the intersections.
The control device according to claim 1.
前記公転円の円周上において等間隔となる複数の前記交点を抽出し、該交点へそれぞれ前記指部を位置付ける、
請求項1、2または3に記載の制御装置。 The grip control unit,
Extracting a plurality of intersections at equal intervals on the circumference of the revolution circle and positioning the finger portions at the intersections,
The control device according to claim 1, 2 or 3.
前記指部それぞれの前記交点への移動量の総和が最小となる複数の前記交点を抽出し、該交点へそれぞれ前記指部を位置付ける、
請求項1〜4のいずれか一つに記載の制御装置。 The grip control unit,
Extracting a plurality of the intersections where the total sum of movements of the fingers to the intersections is the minimum, and positioning the fingers at the intersections, respectively.
The control device according to claim 1.
前記所定量を0として前記オフセット線を検出する、
請求項2に記載の制御装置。 The detection unit,
The offset line is detected by setting the predetermined amount to 0.
The control device according to claim 2.
前記公転中心および前記物体の重心位置が重なるように前記ロボットハンドを移動させ、
前記公転中心および前記重心位置が重なった状態において、前記公転中心を中心とする円である公転円と前記物体の輪郭線を所定量外側へオフセットさせたオフセット線との交点へ前記指部を位置付け、該指部により前記物体を把持させる、
ことを含む、把持方法。 A gripping method using a controller for a robot hand that grips an object with a plurality of fingers that are revolvable around a predetermined center of revolution,
The robot hand is moved so that the center of revolution and the center of gravity of the object overlap,
In a state where the center of revolution and the position of the center of gravity overlap, the finger portion is positioned at the intersection of the revolution circle that is a circle centered on the center of revolution and the offset line obtained by offsetting the contour line of the object outward by a predetermined amount. , Holding the object by the finger portion,
A gripping method including:
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JP2022021147A (en) * | 2020-07-21 | 2022-02-02 | 株式会社エクサウィザーズ | Control apparatus, gripping system, method, and program |
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