JP5787642B2 - 対象物保持装置、対象物保持装置の制御方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
特許文献1に開示される技術は、対象物(部品)の複数の特定部位が基準姿勢を取るときの形状を特定する複数の照合モデルを持ち、その照合優先順位を装置の使用時に実際に認識された回数の多い順とすることにより、認識処理の高速化を図っている。
対象物の姿勢を姿勢推定パラメータに基づいて推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された前記対象物の姿勢に基づいて前記対象物を把持する把持手段と、
前記把持手段による把持の失敗を検知する検知手段と、
前記検知手段により把持の失敗が検知された際の前記対象物の姿勢に基づいて前記姿勢推定パラメータを修正する修正手段と、
を備えることを特徴とする。
図1を参照して、第1実施形態に係る対象物把持装置の構成を説明する。対象物把持装置は、ロボット・アーム101と、ハンド機構102と、撮像装置103と、コントローラ106とを備える。
対象物の姿勢を辞書に基づいて推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された前記対象物の姿勢に基づいて前記対象物を保持する保持手段と、
前記保持手段による保持の失敗を検知する検知手段と、
前記検知手段により保持の失敗が検知された際の前記対象物の姿勢および当該姿勢と所定の範囲内にある周辺姿勢に基づいて、前記辞書を修正する修正手段と、
を備えることを特徴とする。
ここで、図4(a)、図4(b)および図5を参照して、位置姿勢推定処理部108で行われるテンプレート・マッチング処理による位置姿勢推定手法を説明する。図4(a)は、撮像装置103により撮像された画像データの一例である。この画像データには、トレイ105上に多数積載された山積み状態の部品104が撮像されている。
次に図6のフローチャートを参照して、本実施形態に係る把持処理の手順を説明する。把持動作の失敗は、部品の山積み状態とハンド機構系、把持動作計画・制御系、位置姿勢推定処理の各要素の誤差要因等の様々な要因が複雑に絡んで生じる。本実施形態では、これらの要因を区別することなく把持動作の失敗の発生に基づいて姿勢推定辞書格納部109に格納されている照合データを修正することにより、位置姿勢推定処理部108で行われる推定処理を修正する。これにより、姿勢推定処理は、徐々に失敗確率の高い姿勢を推定しなくなり高速化してゆくと共に、推定された姿勢の部品は把持失敗が起こりにくいものとなっていく。
<ツリー型位置姿勢推定器の説明>
本発明は、第1実施形態とは異なる位置姿勢推定処理方式に対しても適用することが可能である。本実施形態では、一例として、ツリー型位置姿勢推定処理を用いる場合について説明する。
本実施形態においても、図6のフローチャートのS608における姿勢別把持失敗確率の算出処理と、S609における基準値を超えたか否かの判別処理とは、第1実施形態と同様に実行される。S610における推定処理の修正処理は、以下に説明するようなノードやリーフの削除処理となる。
<優先順位変更による修正>
上述の実施形態では、推定処理の修正処理として、失敗確率の高い代表姿勢に係る照合データを削除する例を説明したが、本発明の修正処理はこれに限るものではない。例えば、失敗確率の高い代表姿勢に係る当該照合データの照合優先順位を低くするという修正を行ってもよい。すなわち、失敗確率の高い代表姿勢に係る当該照合データの照合順序を後にする。第1実施形態で用いたようなテンプレート・マッチングタイプの位置姿勢推定処理で、切り出しウィンドウのスキャン位置の数が、姿勢別テンプレートの数よりも少ない場合には、このような優先順位の変更による修正が有効である。
或いは、各代表姿勢に対応する重み係数を設定し、姿勢別把持失敗確率に基づき、この重み係数を修正するようにすることも可能である。例えば図5において、S504で算出される相関値は姿勢別のスコアであると見なせる。或いは、図9において、S912の閾値処理で残ったビンの投票値はやはり姿勢別スコアであると見なせる。
また、上述の実施形態では、入力画像全域に渡って同一の位置姿勢推定処理を行う例を示したが、入力画像を領域分割して、それぞれの領域で異なった位置姿勢推定処理を行うようにすることも可能である。
また、上述の実施形態では、失敗した際の代表姿勢に対する修正のみを行う例を示してきたが、失敗姿勢に近い周辺姿勢に関する修正も同時に行うようにすることも可能である。ここで周辺姿勢の例を図12に示す。視点1201を、失敗した代表姿勢を定義する測地ドーム状の視点とする場合、隣接する視点1202乃至視点1206の各視点で定義される代表姿勢が周辺姿勢となる。或いは、隣接視点に限らず、失敗した代表姿勢の視点を中心として、測地ドーム状で所定の距離範囲内に存在する視点としてもよい。面内回転についても同様に、把持に失敗した姿勢の面内回転角度を中心として、所定範囲内を周辺姿勢としてもよい。これら周辺姿勢の範囲を失敗確率の空間分布に基づいて決定してもよい。
また、上述の実施形態では、把持の失敗の検知を、ハンド機構102に備えた不図示の力覚センサの出力に基づき行うものとして説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えばユーザが認知した把持の失敗の通知を受け付けるようにすることももちろん可能である(通知受付処理)。
また、上述の実施形態では、対象物の位置および姿勢の両方を推定する例を示してきたが、本発明は、位置推定が必要無く、姿勢の推定処理のみを行う場合にも適用できる。図14は、対象物の位置は毎回ほぼ一定である例を示している。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (15)
- 対象物の姿勢を辞書に基づいて推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された前記対象物の姿勢に基づいて前記対象物を保持する保持手段と、
前記保持手段による保持の失敗を検知する検知手段と、
前記検知手段により保持の失敗が検知された際の前記対象物の姿勢および当該姿勢と所定の範囲内にある周辺姿勢に基づいて、前記辞書を修正する修正手段と、
を備えることを特徴とする対象物保持装置。 - 前記修正手段は、前記検知手段により保持の失敗が検知された際の前記対象物の姿勢および当該姿勢と所定の範囲内にある周辺姿勢が、前記推定手段によって推定されないように、前記辞書を修正することを特徴とする請求項1に記載の対象物保持装置。
- 前記検知手段により保持の失敗が検知された際の前記対象物の姿勢に基づいて姿勢別の保持失敗確率を算出する算出手段をさらに備え、
前記修正手段は、当該姿勢別の保持失敗確率に基づいて前記辞書を修正することを特徴とする請求項1に記載の対象物保持装置。 - 前記対象物の存在し得る領域を複数の領域に分割する領域分割手段をさらに備え、
前記算出手段は、前記検知手段により保持の失敗が検知された際の前記対象物の位置および姿勢に基づいて、前記領域分割手段により分割された領域ごとに姿勢別の保持失敗確率を算出し、
前記修正手段は、前記分割された領域ごとの姿勢別の保持失敗確率に基づいて、それぞれの領域に対応する辞書を修正することを特徴とする請求項3に記載の対象物保持装置。 - 前記辞書は、前記対象物の各姿勢に対応する照合データを含み、
前記修正手段は、前記姿勢別の保持失敗確率が閾値以上の姿勢に対応する照合データに対する修正を行うことを特徴とする請求項3または4に記載の対象物保持装置。 - 前記修正手段は、前記姿勢別の保持失敗確率が閾値以上の姿勢に対応する照合データを前記辞書から削除することを特徴とする請求項5に記載の対象物保持装置。
- 前記辞書は、前記対象物の各姿勢に対応する照合データの照合順序を示す照合優先順位を含み、
前記修正手段は、前記検知手段により保持の失敗が検知された際の前記対象物の姿勢に対応する照合データの照合順序を、他の姿勢の照合データを用いた対象物の照合順序よりも後にするように、前記照合優先順位を修正することを特徴とする請求項1に記載の対象物保持装置。 - 前記推定手段は、前記対象物の姿勢と前記照合データとの相関値を姿勢ごとに算出する相関値算出手段を備え、
前記推定手段は、前記相関値に基づき前記対象物の姿勢を推定することを特徴とする請求項5乃至7の何れか1項に記載の対象物保持装置。 - 前記辞書には、前記対象物の各姿勢に対応する所定の重み係数を含み、
前記推定手段は、前記相関値に対して各姿勢に対応する所定の前記重み係数を乗じて姿勢別の信頼度を算出する信頼度算出手段を備え、
前記推定手段は、前記信頼度に基づき前記対象物の姿勢を推定し、
前記修正手段は、前記検知手段により保持の失敗が検知された際の前記対象物の姿勢に対応する前記重み係数をより低い値に修正することを特徴とする請求項8に記載の対象物保持装置。 - 前記検知手段は、前記保持手段に備えられたセンサの出力に基づき保持の失敗を検知することを特徴とする請求項1に記載の対象物保持装置。
- ユーザが認知した前記対象物の保持の失敗通知を受け付ける受付手段をさらに備え、
前記検知手段は、前記通知に基づいて保持の失敗を検知することを特徴とする請求項1に記載の対象物保持装置。 - 前記推定手段は、撮像手段により撮像された画像に基づいて前記対象物の姿勢を推定することを特徴とする請求項1に記載の対象物保持装置。
- 前記推定手段は、測距センサから取得された距離情報に基づいて前記対象物の姿勢を推定することを特徴とする請求項1に記載の対象物保持装置。
- 推定手段と、保持手段と、検知手段と、修正手段と、を備える対象物保持装置の制御方法であって、
前記推定手段が、対象物の姿勢を辞書に基づいて推定する推定工程と、
前記保持手段が、前記推定工程により推定された前記対象物の姿勢に基づいて前記対象物を保持する保持工程と、
前記検知手段が、前記保持工程による保持の失敗を検知する検知工程と、
前記修正手段が、前記検知工程により保持の失敗が検知された際の前記対象物の姿勢および当該姿勢と所定の範囲内にある周辺姿勢に基づいて、前記辞書を修正する修正工程と、
を備えることを特徴とする対象物保持装置の制御方法。 - 請求項14に記載の対象物保持装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるプログラム。
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