机器人仿真设备和机器人仿真方法技术

提供一种机器人仿真设备和机器人仿真方法。利用该机器人仿真设备，仿真结果接近实际操作期间所获得的结果。该机器人仿真设备包括：工件模型设置单元(11)，用于设置通过形成工件的三维形状的模型所获得的工件模型；散堆数据生成单元(20)，用于生成堆积在作为虚拟形成的作业空间的虚拟作业空间中的多个工件模型的虚拟的散堆数据；区域估计单元(22)，用于基于散堆数据中的各工件模型的位置和姿势，识别被估计为利用配置在作业空间上方的传感器单元能够进行三维测量的估计区域；以及拾取动作仿真单元(30)，用于基于区域估计单元(22)所识别出的估计区域的数据，执行用于验证虚拟作业空间中的所述工件模型的散堆拾取动作的仿真。

Robot simulation equipment and robot simulation method

A robot simulation device and robot simulation method are provided. Using the robot simulation device, the simulation results are close to the results obtained during the actual operation. The robot simulation device includes a workpiece model setting unit (11) for setting the workpiece model obtained by forming a three-dimensional shape of the workpiece, and a heap data generation unit (20) for generating virtual heap data of multiple workpiece models stacked in a virtual workspace as a virtual formed workspace. A region estimation unit (22) is used to identify an estimation region estimated to be capable of three-dimensional measurement using a sensor unit disposed above the work space based on the position and posture of each workpiece model in the bulk data, and a pickup action simulation unit (30) for the estimation identified based on the region estimation unit (22). The data of the region executes a simulation for verifying the heap pickup action of the workpiece model in the virtual job space.

【技术实现步骤摘要】
机器人仿真设备和机器人仿真方法
本专利技术涉及机器人仿真设备和机器人仿真方法。
技术介绍
开发了如下的机器人设备，其中该机器人设备包括与机器人视觉组合的操纵器，并且能够对作为对象的工件摄像以获取高度信息，然后抓取(拾取)工件的适当位置，并且将工件安装(放置)于期望位置。通过使用这种机器人设备，利用诸如照相机等的传感器单元对放置在可回收容器中的多个工件摄像，使得掌握这些工件的姿势并且掌握适当的抓取位置。然后，使机器人的臂部移动到抓取位置，并且诸如手部等的末端执行器抓取工件并将工件放置于可回收容器外的所确定的位置处。这种作业被称为散堆拾取，并且开发了如下的机器人仿真设备，其中该机器人仿真设备用于预先以三维方式进行用于进行散堆拾取的机器人的拾取或放置动作的仿真，使得可以适当地操作散堆拾取。在这种机器人仿真设备中，作为具有工件的三维形状的工件模型的CAD模型随机地配置在作为虚拟形成的作业空间的虚拟作业空间中，并且对利用机器人的拾取过程、即散堆拾取进行仿真。然而，在实际操作期间，工件的可以利用传感器单元测量的区域仅是在从上方安装的传感器单元观看时位于最外表面的区域，并且不能测量工件的背面的区域或者由于其它工件或容器而形成的盲点处的区域。另外，即使在区域位于最外表面的情况下，也由于传感器单元不能接收到充足的反射光因而不能测量存在陡峭倾斜或具有大量镜面成分的区域。例如，金属工件的镜面反射可能高，因而可能存在由于工件的姿势因而不可测量的部位。作为示例，关于特定工件，图79A和79B分别示出仿真时所显示的工件的外观和实际测量工件的真实形状的状态。利用如图79A所示的、具有仿真时清楚地显示的形状的工件模型WM，在实际测量期间，如图79B所示，在利用照相机或照明从上方对存在陡峭倾斜的部位摄像的情况下，不能测量该部位的三维形状。如上所述，仿真时所使用的堆积CAD模型的散堆数据是包括完整高度信息的三维数据。因此，尽管可以搜索工件模型，但存在实际操作期间不能进行测量的区域，因而搜索可能不成功。换句话说，在现有技术的仿真中，由于检测到具有实际操作期间不能获取到的完整三维形状的工件模型，因此仿真时甚至还成功地抓取了实际操作期间不能检测到的工件模型。因此，即使在仿真时成功地进行抓取的情况下，在实际操作中该抓取也有可能不成功。这可能是仿真的结果和实际操作的结果之间的差异的原因。日本专利4153528、日本特开2015-215259、日本特开2002-331480和日本特开2015-171745是现有技术的示例。
技术实现思路
本专利技术是在这种情形下作出的，并且本专利技术的目的是提供仿真的结果接近实际操作期间所获得的结果的机器人仿真设备、机器人仿真方法、机器人仿真程序以及计算机可读记录介质和记录装置。根据本专利技术的第一方面，提供一种机器人仿真设备，用于使传感器单元测量堆积在作业空间中的多个工件的三维形状，以利用用于顺次进行拾取的机器人仿真散堆拾取动作，所述机器人仿真设备包括：工件模型设置单元，用于设置通过形成工件的三维形状的模型所获得的工件模型；散堆数据生成单元，用于生成堆积在作为虚拟形成的作业空间的虚拟作业空间中的多个所述工件模型的虚拟的散堆数据；区域估计单元，用于基于所述散堆数据中的各工件模型的位置和姿势，来识别被估计为利用配置在所述作业空间的上方的传感器单元能够进行三维测量的估计区域；以及拾取动作仿真单元，用于基于所述区域估计单元所识别的估计区域的数据，来执行用于验证所述虚拟作业空间中的所述工件模型的散堆拾取动作的仿真。在该结构中，即使在现实中没有准备配置传感器单元或堆积工件等的情况下，也可以虚拟地建立与对散装堆放的工件进行摄像的状态接近的状态并且预先进行仿真。特别地，考虑到在实际操作期间不能进行三维测量的区域来进行仿真。这样，可以减少仿真和实际操作之间的差异，并且可以进行可靠性高的仿真。另外，根据第二方面，提供一种机器人仿真设备，用于使传感器单元测量堆积在作业空间中的多个工件的三维形状，以利用用于顺次进行拾取的机器人仿真散堆拾取动作，所述机器人仿真设备包括：工件模型设置单元，用于设置通过形成工件的三维形状的模型所获得的工件模型；散堆数据生成单元，用于生成堆积在作为虚拟形成的作业空间的虚拟作业空间中的多个所述工件模型的虚拟的散堆数据；区域估计单元，用于基于所述散堆数据中的各工件模型的位置和姿势，来识别被估计为难以由配置在所述作业空间的上方的传感器单元进行三维测量的估计区域；仿真用数据生成单元，用于生成不包括所述区域估计单元所识别的估计区域的数据的散堆数据作为仿真用数据；以及拾取动作仿真单元，用于通过使用所述仿真用数据，来执行用于验证所述虚拟作业空间中的所述工件模型的散堆拾取动作的仿真。在该结构中，即使在现实中没有准备配置传感器单元或堆积工件等的情况下，也可以虚拟地建立与对散装堆放的工件进行摄像的状态接近的状态并且预先进行仿真。特别地，考虑到在实际操作期间不能进行三维测量的区域来进行仿真。这样，可以减少仿真和实际操作之间的差异，并且可以进行可靠性高的仿真。此外，在根据第三方面的机器人仿真设备中，除该结构外，在利用所述拾取动作仿真单元执行散堆拾取动作的仿真期间拾取了任何工件的情况下，所述仿真用数据生成单元可被配置为通过针对剩余的工件模型重新估计可测量区域来更新所述仿真用数据。在该结构中，考虑到在拾取上方的工件模型的情况下可能发生的剩余工件模型的变化。因此，可以测量位于上方的工件模型下方的工件模型，因而可以以更高的精度实现散堆拾取的仿真。此外，根据第四方面的机器人仿真设备除这些结构中的任一结构外，还可以包括传感器模型设置单元，用于将用于进行工件的三维测量的虚拟地表示照相机的位置和姿势的照相机模型设置为虚拟传感器模型。此外，在根据第五方面的机器人仿真设备中，除该结构外，所述传感器模型设置单元可被配置为在所述传感器模型中包括用于进行工件的三维测量的虚拟地表示投影仪的位置和姿势的投影仪模型。此外，在根据第六方面的机器人仿真设备中，除该结构外，所述区域估计单元可以具有如下的结构：将所述估计区域、即在从所述传感器模型设置单元所设置的传感器模型观看的情况下的盲点处的区域估计为难以进行测量的盲点区域。此外，在根据第七方面的机器人仿真设备中，除这些结构中的任一结构外，作为所述估计区域，根据所述传感器模型设置单元所设置的用于测量三维形状的传感器模型的类型，所述区域估计单元可以将如下区域定义为盲点区域：在传感器单元通过条纹投影法或光切割法虚拟地再现三维测量的状态的情况下、从所述照相机模型和所述投影仪模型任一个的盲点处的区域，以及在传感器单元通过使用多个照相机的立体法虚拟地再现三维测量的状态的情况下、从多个照相机模型任一个的盲点处的区域。此外，在根据第八方面的机器人仿真设备中，除该结构外，所述区域估计单元可以根据所述工件模型在所述虚拟作业空间内的平面方向上的位置来改变所述盲点区域。在该结构中，可以针对与作业空间内的测量视野的中央部相比在周边部更容易产生盲点的情况等采取动作，因而可以提高仿真的精度。此外，在根据第九方面的机器人仿真设备中，除这些结构中的任一结构外，所述区域估计单元可被配置为将如下的线段定义为虚拟光轴，判断在所述虚拟光轴上是否存在其它工件模型的点，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人仿真设备，用于使传感器单元测量堆积在作业空间中的多个工件的三维形状，以对用于顺次进行拾取的机器人所进行的散堆拾取动作进行仿真，所述机器人仿真设备包括：工件模型设置单元，用于设置通过形成工件的三维形状的模型所获得的工件模型；散堆数据生成单元，用于生成堆积在作为虚拟形成的作业空间的虚拟作业空间中的多个工件模型的虚拟的散堆数据；区域估计单元，用于基于所述散堆数据中的各工件模型的位置和姿势，识别被估计为配置在所述作业空间上方的传感器单元能够进行三维测量的估计区域；以及拾取动作仿真单元，用于基于所述区域估计单元所识别出的估计区域的数据，执行用于验证所述虚拟作业空间中的所述工件模型的散堆拾取动作的仿真。

【技术特征摘要】
2017.03.03 JP 2017-0409671.一种机器人仿真设备，用于使传感器单元测量堆积在作业空间中的多个工件的三维形状，以对用于顺次进行拾取的机器人所进行的散堆拾取动作进行仿真，所述机器人仿真设备包括：工件模型设置单元，用于设置通过形成工件的三维形状的模型所获得的工件模型；散堆数据生成单元，用于生成堆积在作为虚拟形成的作业空间的虚拟作业空间中的多个工件模型的虚拟的散堆数据；区域估计单元，用于基于所述散堆数据中的各工件模型的位置和姿势，识别被估计为配置在所述作业空间上方的传感器单元能够进行三维测量的估计区域；以及拾取动作仿真单元，用于基于所述区域估计单元所识别出的估计区域的数据，执行用于验证所述虚拟作业空间中的所述工件模型的散堆拾取动作的仿真。2.根据权利要求1所述的机器人仿真设备，其中，还包括：传感器模型设置单元，用于将虚拟地表示进行工件的三维测量所使用的照相机的位置和姿势的照相机模型设置为虚拟传感器模型。3.根据权利要求2所述的机器人仿真设备，其中，所述传感器模型设置单元被配置为将虚拟地表示进行工件的三维测量所使用的投影仪的位置和姿势的投影仪模型包括在所述传感器模型中。4.根据权利要求3所述的机器人仿真设备，其中，所述区域估计单元具有如下的结构：将所述估计区域、即处于从所述传感器模型设置单元所设置的传感器模型观看时的盲点处的区域估计为难以进行测量的盲点区域。5.根据权利要求3所述的机器人仿真设备，其中，作为所述估计区域，根据所述传感器模型设置单元所设置的用于测量三维形状的传感器模型的类型，所述区域估计单元被配置为将如下区域定义为盲点区域：在传感器单元通过条纹投影法或光切割法虚拟地再现三维测量的状态的情况下、相对于所述照相机模型和所述投影仪模型中的任一个处于盲点处的区域；以及在传感器单元通过使用多个照相机的立体法虚拟地再现三维测量的状态的情况下、相对于多个照相机模型中的任一个处于盲点处的区域。6.根据权利要求5所述的机器人仿真设备，其中，所述区域估计单元被配置为根据所述工件模型在所述虚拟作业空间内的平面方向的位置来改变所述盲点区域。7.根据权利要求3所述的机器人仿真设备，其中，所述区域估计单元被配置为将如下的线段定义为虚拟光轴，判断在所述虚拟光轴上是否存在其它工件模型的点，在存在其它工件模型的点的情况下将该点估计为难以进行三维测量的点，并且利用难以进行三维测量的点的集合来识别估计区域，其中所述线段用于将在使用所述传感器模型进行三维测量时所使用的三维虚拟测量光源与构成所述散堆数据的各点相连接。8.根据权利要求2所述的机器人仿真设备，其中，所述区域估计单元具有如下的结构：将相对于从所述传感器模型设置单元所设置的传感器模型的三维虚拟测量光源延伸出的测量轴具有预定角度阈值以上的倾斜角度的区域估计为难以进行三维测量的区域。9.根据权利要求8所述的机器人仿真设备，其中，所述角度阈值是预定的固定值。10.根据权利要求8所述的机器人仿真设备，其中，还包括：正面状态参数设置单元，用于输入与所述工...

【专利技术属性】
技术研发人员：下平真达，嶋野智贵，高山直辉，
申请(专利权)人：株式会社基恩士，
类型：发明
国别省市：日本,JP