JP6708855B1 - ロボットシステムの操作方法及び非一時的なコンピュータ可読媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、高度化したスキャンメカニズムを有するロボットシステム100が作動し得る例示的環境を示す図である。ロボットシステム100は、1つまたは複数の作業を実行するように構成された、1つまたは複数の構造物(たとえば、ロボット)を備えている。高度化したスキャンメカニズムの態様は、様々な構造によって実行または実施することができる。
図2は、本開示の1つまたは複数の実施形態に係るロボットシステム100を示すブロック図である。いくつかの実施形態では、たとえば、ロボットシステム100(たとえば、上述のユニット及び/またはロボットの1つまたは複数におけるシステム)は、1つもしくは複数のプロセッサ202、1つもしくは複数のストレージデバイス204、1つもしくは複数の通信デバイス206、1つもしくは複数の入力−出力デバイス208、1つもしくは複数の作動デバイス212、1つもしくは複数の移送モータ214、1つもしくは複数のセンサ216、またはそれらの組合せなどの、電子デバイス/電気デバイスを備えることができる。その様々なデバイスは、有線接続及び/または無線接続を介して互いに結合することができる。たとえば、ロボットシステム100は、システムバス、周辺部品相互接続(PCI)バスまたはPCI−エクスプレスバス、HyperTransportまたは産業標準構成(ISA)バス、小型コンピュータシステムインターフェース(SCSI)バス、ユニバーサルシリアルバス(USB)、IIC(I2C)バス、または電気電子技術者協会(IEEE)規格1394のバス(「Firewire」とも呼ばれる)などのバスを含むことができる。また、たとえば、ロボットシステム100は、デバイス間の有線接続を提供するための、ブリッジ、アダプタ、コントローラ、または他の信号に関するデバイスを含むことができる。無線接続は、たとえば、セルラ通信プロトコル(たとえば、3G、4G、LTE、5Gなど)、無線ローカルエリアネットワーク(LAN)プロトコル(たとえば、忠実な無線通信環境(wireless fidelity(WIFI))、ピアツーピアまたはデバイスツーデバイスの通信プロトコル(たとえば、Bluetooth(登録商標)、Near−Field通信(NFC)など)、モノのインターネット(IoT)プロトコル(たとえば、NB−IoT、LTE−Mなど)、及び/または、他の無線通信プロトコルに基づくものとすることができる。
図3A、図3B、及び図3Cは、様々なポーズ(たとえば、第1のポーズ312、第2のポーズ314、及び/または第3のポーズ316)における対象302を示している。ポーズは、対象302の位置及び/または向きを示すことができる。換言すると、ポーズは、ロボットシステム100によって利用されるグリッド系に係る、平行移動の成分及び/または回転の成分を含むことができる。いくつかの実施形態では、ポーズは、ベクトル、角度のセット(たとえば、オイラー角、及び/または、ロール‐ピッチ‐ヨーの角度)、同次変換、またはそれらの組合せによって示すことができる。対象302のその変換には、平行移動の成分、回転の成分、それらの変化、またはそれらの組合せの、組合せの表示を含むことができる。ロボットシステム100は、対象302のポーズを識別するために、撮像出力(たとえば、図2の撮像デバイス222からの、2次元画像、3次元画像、ポイントクラウド、及び/または他の撮像データ)を処理することができる。たとえば、ロボットシステム100は、内部に位置する対象302(たとえば、図1のターゲットとなる対象112)のポーズを識別するために、ピックアップエリアに向けられた1つまたは複数のカメラの撮像出力を分析することができる。
図4は、本開示の1つまたは複数の実施形態に係るロボットシステム100によって実行される例示的作業402を示す上面図である。上述のように、作業402は、目的を達成するために、ロボットシステム100によって実行される(たとえば、図1の移送ユニット104など、上述のユニットの1つによって実行される)動作のシークエンスを示し得る。図4に示すように、たとえば、作業402は、ターゲットとなる対象112を、スタート位置114(たとえば、受領パレットまたは大箱の上/中の位置)から作業位置116(たとえば、並び替えされたパレットまたは大箱の上/中の位置)に移動することを含み得る。作業402は、さらに、スタート位置114から作業位置116に移動する間に、ターゲットとなる対象112をスキャンすることを含むことができる。したがって、ロボットシステム100は、対象追跡データ254からの、スキャンされた対象の追加、除去、及び/または評価などによる、スキャンされた情報に応じて、図2の対象追跡データ254をアップデートすることができる。
図5Aは、本開示の1つまたは複数の実施形態に係る、図1のロボットシステム100を操作する方法500のフロー図である。方法500は、最初のポーズの判定に関連する信頼基準に従って、図4の作業402を実行するためのものとすることができる。方法500は、信頼基準に基づくモーションプランの取得/計算、及び実施のためのものとすることができる。方法500は、図2の1つまたは複数のプロセッサ202で、図2の1つまたは複数のストレージデバイス204に記憶された命令を実行することに基づいて、実施することができる。
本開示の実施例の上述の発明を実施するための形態は、排他的であるか、本開示を上記に開示の明確な形態に限定されることは意図されていない。本開示に関する特定の実施例が、説明の目的のために上述されているが、様々な均等の変形形態が、当業者が認識することになるように、本開示の範囲内で可能である。たとえば、プロセスまたはブロックが所与の順番で提供されているが、代替的な実施態様により、異なる順番で、ステップを有するルーチンを実施するか、ブロックを有するシステムを採用する場合があり、また、いくつかのプロセスまたはブロックは、削除、移動、追加、細分化、結合、及び/または変形されて、代替的またはサブの組合せを提供する場合がある。これらプロセスまたはブロックの各々は、様々な異なる方法で実施される場合がある。また、プロセスまたはブロックが、図示の時点で、連続して実施されるものであるが、これらプロセスまたはブロックは、代わりに、並行して実施されるか実行される場合があり、あるいは、異なる時間に実施される場合がある。さらに、本明細書に示されたあらゆる特定の数は、実施例にすぎず、代替的実施態様では、異なる値またはレンジが採用される場合がある。
Claims (19)
- ロボットシステムの操作方法であって、
ターゲットとなる対象を含むピックアップエリアを示す撮像データを受信することと、
前記撮像データに基づき、前記ターゲットとなる対象の最初のポーズを判定することであって、前記最初のポーズが、前記ターゲットとなる対象の推定された向きであることと、
前記最初のポーズに関する信頼基準を計算することであって、前記信頼基準が、前記最初のポーズが前記ターゲットとなる対象の実際の向きにマッチすることの可能性を示すものであることと、
前記信頼基準に基づき、アプローチ位置及び少なくとも1つのスキャン位置を取得することであって、前記アプローチ位置は、エンドエフェクタが前記ターゲットとなる対象に接触し及びグリップする位置を規定し、前記スキャン位置は、前記ターゲットとなる対象上の1つまたは複数の対象識別子をスキャンするために、前記エンドエフェクタが1つまたは複数の対象スキャナの前に前記ターゲットとなる対象の1つまたは複数の表面を提供する位置を規定することと、
前記取得されたアプローチ位置及びスキャン位置に基づき、モーションプランを取得することであって、
前記モーションプランは、(1)前記ターゲットとなる対象をスタート位置からピックアップすること、(2)前記ターゲットとなる対象を作業位置に移動すること、及び(3)前記1つまたは複数の対象識別子を、前記スタート位置と前記作業位置との間に位置する前記1つまたは複数の対象スキャナに提供することに基づく作業を実行するようにロボットアーム及び前記エンドエフェクタを操作するための、コマンド、設定、またはそれらの組合せを含み、
前記モーションプランを取得することは、
前記信頼基準を十分性閾値と比較することと、
前記比較の結果に基づき、性能のメトリック及び/またはスキャンのメトリックに従って、前記アプローチ位置及び前記スキャン位置を選択的に計算することと、を含み、
前記スキャンのメトリックは、前記最初のポーズが前記ターゲットとなる対象の前記実際の向きにマッチするか否かに関わらず、前記対象識別子の少なくとも1つが前記エンドエフェクタによって視覚的に妨害されないままである可能性に対応するものであることと、
前記作業を実行するように1つまたは複数の作動デバイスを操作するための前記モーションプランを実施することと、
を含み、
前記アプローチ位置及び前記スキャン位置を取得することは、前記信頼基準が前記十分性閾値を満たさない場合に、前記性能のメトリックの前に前記スキャンのメトリックを優先順位付けすることを含む、ロボットシステムの操作方法。 - 前記アプローチ位置及び前記スキャン位置を取得することは、前記信頼基準が前記十分性閾値を満たさない場合に、前記スキャンのメトリックに従って前記アプローチ位置及び前記スキャン位置を取得することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記アプローチ位置及び前記スキャン位置を取得することは、前記信頼基準が前記十分性閾値を満たす場合に、前記性能のメトリックに基づき、前記アプローチ位置及び前記スキャン位置を取得することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記アプローチ位置及び前記スキャン位置を取得することは、
前記ターゲットとなる対象に関して、前記スタート位置の周りの利用可能なアプローチ位置のセットを計算することであって、前記利用可能なアプローチ位置のセットは、他の対象を妨げることなく、前記ターゲットとなる対象に接触し及びグリップするように、前記エンドエフェクタを配置するためのものであることと、
前記利用可能なアプローチ位置のセットにおける各々の利用可能なアプローチ位置に関して、露出した識別子のセットを計算することであって、前記露出した識別子のセットは、前記最初のポーズが前記ターゲットとなる対象の前記実際の向きにマッチするという第1の仮定に従って、対応するアプローチ位置にある前記エンドエフェクタで視覚的に妨害されないままである前記対象識別子の対応する位置を示すことと、
前記利用可能なアプローチ位置のセットにおける各々の利用可能なアプローチ位置に関して、代替的な識別子のセットを計算することであって、前記代替的な識別子のセットは、前記最初のポーズが前記ターゲットとなる対象の前記実際の向きにマッチしないという第2の仮定に従って、対応するアプローチ位置にある前記エンドエフェクタで視覚的に妨害されないままである前記対象識別子の位置を示すことと、
前記アプローチ位置を選択することと、を含み、前記アプローチ位置は、前記露出した識別子のセットと前記代替的な識別子のセットとの両方における、視覚的に妨害されていない対象識別子を有する、前記利用可能なアプローチ位置である、請求項1に記載の方法。 - 前記対象スキャナに対応するスキャンフィールドを識別することと、
前記スキャンフィールド内または前記スキャンフィールドを通る、前記ターゲットとなる対象の候補のポーズのセットを計算することであって、各候補のポーズは、前記対象スキャナに対して前記ターゲットとなる対象の複数の表面を提供することと、
前記露出した識別子のセット及び前記代替的な識別子のセットを前記候補のポーズの各々にマッピングすることと、
各候補のポーズに関し、前記露出した識別子のセット及び前記代替的な識別子のセットを、前記スキャンフィールドと比較することと、
前記スキャンフィールドに対する前記露出した識別子のセット及び前記代替的な識別子のセットにおける、前記対象識別子を提供する候補のポーズとして、スキャンポーズを識別することと、さらに含み、
前記モーションプランを取得することは、
前記スキャンフィールド内または前記スキャンフィールドを通る、前記スキャンポーズを確立する前記モーションプランを取得することを含む、請求項4に記載の方法。 - スキャンフィールドを識別することは、1つのポーズにおける前記ターゲットとなる対象の様々な表面をスキャンするための、逆向きの方向、直交した方向、またはそれらの組合せを向いたスキャンフィールドを識別することを含み、
前記モーションプランを実施することは、前記スキャンポーズ内の前記ターゲットとなる対象を前記スキャンフィールドにわたって前記スキャンフィールドの向きに直交する方向に移動するための前記モーションプランを実施することを含む、請求項5に記載の方法。 - 前記モーションプランを取得することは、少なくとも第1のスキャン位置及び第2のスキャン位置を計算することを含み、
前記第1のスキャン位置は、前記露出した識別子のセット内の位置を、前記対象スキャナの1つに提供するためのものであり、前記第2のスキャン位置は、前記代替的な識別子のセット内の位置を、前記対象スキャナの1つに提供するためのものである、請求項4に記載の方法。 - 前記モーションプランを実施することは、
前記第1のスキャン位置まで前記モーションプランを実施した後に、スキャン結果を評価することと、
前記スキャン結果が成功したスキャンを示す場合、前記ターゲットとなる対象を前記作業位置に移動し、前記第2のスキャン位置を無視することと、
を含む、請求項7に記載の方法。 - 前記モーションプランを実施することは、
前記第1のスキャン位置まで前記モーションプランを実施した後に、スキャン結果を評価することと、
前記スキャン結果が失敗したスキャンを示す場合、前記ターゲットとなる対象を前記第2のスキャン位置に移動することと、
を含む、請求項7に記載の方法。 - 前記露出した識別子のセットを前記代替的な識別子のセットと比較して、前記露出した識別子のセット及び前記代替的な識別子のセットが、前記ターゲットとなる対象の対向する表面の位置を含むかどうかを判定することと、
前記対向する表面に直交する第3の表面に関連する前記アプローチ位置を選択することと、
をさらに含む、請求項4に記載の方法。 - 前記アプローチ位置及び前記スキャン位置を取得することは、前記信頼基準が前記十分性閾値を満たす場合に、前記スキャンのメトリックを考慮することなく、前記アプローチ位置及び前記スキャン位置を取得することを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記モーションプランを計算することは、
前記ターゲットとなる対象に関して、前記スタート位置の周りの利用可能なアプローチ位置のセットを計算することであって、前記利用可能なアプローチ位置のセットは、他の対象を妨げることなく、前記ターゲットとなる対象をグリップするように、前記エンドエフェクタを配置するための位置を示すことと、
前記利用可能なアプローチ位置のセットにおける各々の利用可能なアプローチ位置に関して候補のプランを計算することであって、前記候補のプランは、候補となるスキャン位置を含むことと、
各候補のプランに関して前記性能のメトリックを計算することであって、前記性能のメトリックは、前記ターゲットとなる対象を前記作業位置に配置するために、前記ターゲットとなる対象によって移動される距離、概算の移動時間、コマンドまたは設定の変更の数、前記対応する利用可能なアプローチ位置に関連する達成率、またはそれらの組合せに関連するスループット率に対応することと、
前記アプローチ位置を選択することと、を含み、前記アプローチ位置は、もっとも高い性能のメトリックに対応する、前記セット内の利用可能なアプローチ位置である、請求項1に記載の方法。 - 前記ターゲットとなる対象の前記最初のポーズを判定することは、
前記撮像データ内の前記ターゲットとなる対象の露出表面の縁部のセットを識別することと、
前記セット内の前記縁部を測定することに基づいて、前記ターゲットとなる対象の物理的寸法を概算すると共に、その測定値を標準的な長さにマッピングすることと、
前記露出表面を識別することに基づいて、前記最初のポーズを判定することと、を含み、当該判定することは、前記露出表面の前記概算された物理的寸法を、マスターデータ内の対象の表面の既知の寸法のセットにマッチさせることを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記最初のポーズを判定することは、
前記概算された物理的寸法にマッチする、一対の対向する面を識別することと、
前記信頼基準が前記十分性閾値を満たさない場合に、前記最初のポーズに加え、逆のポーズに対処する前記モーションプランを計算することと、を含み、
前記最初のポーズは、ある方向を向く第1の面に対応し、
前記逆のポーズは、前記方向を向く前記第1の面と対向する第2の面に対応する、請求項13に記載の方法。 - 前記最初のポーズを判定することは、前記露出表面上の可視のマークを使用して、露出表面、その向き、またはその組合せを識別することに基づいて、前記最初のポーズを判定することを含み、当該判定することは、前記可視のマークを、マスターデータ内の対象の表面上の既知のマークのセットにマッチさせることを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記モーションプランを実施することは、スキャン結果を判定することを含み、
前記スキャン結果が失敗したスキャンを示す場合、前記モーションプランを停止することと、
前記ターゲットとなる対象を、前記スタート位置及び前記作業位置、またはそれらの組合せとは異なる位置に配置するために、オペレータに知らせる失敗解決を実施することと、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - ロボットシステムの操作方法であって、
1つまたは複数のスキャンフィールドを識別することであって、前記スキャンフィールドの各々が、対象スキャナに隣接する空間を示すことと、
撮像データに基づき、ターゲットとなる対象の最初のポーズを判定することであって、前記ターゲットとなる対象が、1つまたは複数の対象識別子を含み、前記最初のポーズが、前記ターゲットとなる対象の推定された向きであることと、
前記最初のポーズが前記ターゲットとなる対象の実際の向きにマッチするという第1の仮定に従って、前記対象識別子の1つの、第1の概算の位置を計算することと、
前記最初のポーズが前記ターゲットとなる対象の前記実際の向きにマッチしないという第2の仮定に従って、前記対象識別子の1つの、第2の概算の位置を計算することと、
前記第1の概算の位置及び前記第2の概算の位置を前記スキャンフィールドの1つまたは複数に配置するモーションプランを取得することと、
を含み、
前記モーションプランは、
(1)前記ターゲットとなる対象をピックアップすること、
(2)前記ターゲットとなる対象を移動すること、及び
(3)前記移動の間に、1つまたは複数の対象識別子を、1つまたは複数の前記対象スキャナに提供すること
を行うように、ロボットアーム及びエンドエフェクタを操作するための、作動デバイスのコマンド、作動デバイスの設定、またはその組合せを含み、
前記モーションプランは、アプローチ位置及びスキャン位置に基づいて取得され、前記アプローチ位置は、前記エンドエフェクタが前記ターゲットとなる対象に接触し及びグリップする位置を規定し、前記スキャン位置は、前記1つまたは複数の対象識別子をスキャンするために、前記エンドエフェクタが1つまたは複数の対応する対象スキャナの前に前記ターゲットとなる対象の1つまたは複数の表面を提供する位置を規定し、
前記アプローチ位置及び前記スキャン位置は、性能のメトリック及び/またはスキャンのメトリックに従って選択的に計算され、前記スキャンのメトリックは、前記最初のポーズが前記ターゲットとなる対象の前記実際の向きにマッチするか否かに関わらず、前記対象識別子の少なくとも1つが前記エンドエフェクタによって視覚的に妨害されないままである可能性に対応し、
前記アプローチ位置及び前記スキャン位置を取得することは、信頼基準が十分性閾値を満たさない場合に、前記性能のメトリックの前に前記スキャンのメトリックを優先順位付けすることを含み、前記信頼基準が、前記最初のポーズが前記ターゲットとなる対象の前記実際の向きにマッチすることの可能性を示すものである、ロボットシステムの操作方法。 - 有形の非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ可読媒体に記憶されたプロセッサ命令を有する、有形の非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
前記プロセッサ命令は、ロボットシステムにより、その1つまたは複数のプロセッサを介して実行された際に、前記ロボットシステムに、
ターゲットとなる対象を含むピックアップエリアを示す撮像データを受信することと、
前記撮像データに基づき、前記ターゲットとなる対象の最初のポーズを判定することであって、前記最初のポーズが、前記ターゲットとなる対象の推定された向きであることと、
前記最初のポーズに関する信頼基準を計算することであって、前記信頼基準が、前記最初のポーズが前記ターゲットとなる対象の実際の向きにマッチすることの可能性を示すものであることと、
前記信頼基準に基づき、アプローチ位置及び少なくとも1つのスキャン位置を取得することであって、前記アプローチ位置は、エンドエフェクタが前記ターゲットとなる対象に接触し及びグリップする位置を規定し、前記スキャン位置は、1つまたは複数の対象識別子をスキャンするために、前記エンドエフェクタが1つまたは複数の対象スキャナの前に前記ターゲットとなる対象の1つまたは複数の表面を提供する位置を規定することと、
前記取得されたアプローチ位置及びスキャン位置に基づき、モーションプランを取得することであって、
前記モーションプランは、(1)前記ターゲットとなる対象をスタート位置からピックアップすること、(2)前記ターゲットとなる対象を作業位置に移動すること、及び(3)前記1つまたは複数の対象識別子を、前記スタート位置と前記作業位置との間に位置する前記1つまたは複数の対象スキャナに提供することに基づく作業を実行するようにロボットアーム及び前記エンドエフェクタを操作するための、コマンド、設定、またはそれらの組合せを含み、
前記モーションプランは、
前記信頼基準を十分性閾値と比較することと、
前記比較の結果に基づき、性能のメトリック及び/またはスキャンのメトリックに従って、前記アプローチ位置及び前記スキャン位置を選択的に計算することと、に基づいて取得され、
前記スキャンのメトリックは、前記最初のポーズが前記ターゲットとなる対象の前記実際の向きにマッチするか否かに関わらず、前記対象識別子の少なくとも1つが前記エンドエフェクタによって視覚的に妨害されないままである可能性に対応するものであることと、
前記作業を実行するように1つまたは複数の作動デバイスを操作するための前記モーションプランを実施することと、
を行わせ、
前記アプローチ位置及び前記スキャン位置を取得することは、前記信頼基準が前記十分性閾値を満たさない場合に、前記性能のメトリックの前に前記スキャンのメトリックを優先順位付けすることを含む、有形の非一時的なコンピュータ可読媒体。 - 前記アプローチ位置及び前記スキャン位置は、
前記ターゲットとなる対象に関して、前記スタート位置の周りの利用可能なアプローチ位置のセットを計算することであって、前記利用可能なアプローチ位置のセットは、他の対象を妨げることなく、前記ターゲットとなる対象に接触及びグリップするように、前記エンドエフェクタを配置するためのものであることと、
前記利用可能なアプローチ位置のセットにおける利用可能なアプローチ位置の各々に関して、露出した識別子のセットを計算することであって、前記露出した識別子のセットは、前記最初のポーズが前記ターゲットとなる対象の前記実際の向きにマッチするという第1の仮定に従って、対応するアプローチ位置にある前記エンドエフェクタで視覚的に妨害されないままである前記対象識別子の対応する位置を示すことと、
前記利用可能なアプローチ位置のセットにおける利用可能なアプローチ位置の各々に関して、代替的な識別子のセットを計算することであって、前記代替的な識別子のセットは、前記最初のポーズが前記ターゲットとなる対象の前記実際の向きにマッチしないという第2の仮定に従って、対応するアプローチ位置にある前記エンドエフェクタで視覚的に妨害されないままである前記対象識別子の位置を示すことと、
前記露出した識別子のセットと前記代替的な識別子のセットとの両方における、視覚的に妨害されていない対象識別子を有する、前記利用可能なアプローチ位置を、前記アプローチ位置として選択することと、
に基づいて取得される、請求項18に記載の有形の非一時的なコンピュータ可読媒体。
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