用机器人取出散装物品的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用机器人取出散装物品的装置和方法。本发明专利技术的物品取出装置具备：三维测定机，其测定在三维空间中散装的多个物品的表面位置，取得多个三维点的位置信息；连结集合计算部，其从取得的多个三维点中，求出将相互位于近旁的三维点连结而得的连结集合；物品确定部，其根据属于连结集合的三维点的位置信息，确定物品的位置和姿势；机械手位置姿势计算部，其求出能够取出所确定的物品的机械手的位置和姿势即机械手位置姿势；机器人控制部，其对机器人进行控制使得机械手向该机械手位置姿势移动而取出物品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种物品取出装置和物品取出方法，识别在三维空间中散装的物品的位置和姿势，用机器人取出识别出的物品。
技术介绍
作为这种装置，以前已知针对用照相机摄像散装的物品所得的二维图像、通过三维测定机测定所得的三维点集合，利用图案匹配来识别物品的位置的装置。例如，在日本特开2004-295223号公报(JP2004-295223A)记载的装置中，预先根据摄像处于基准三维相对姿势的物品所得的二维图像生成二维模型图案，对二维模型图案实施二维的几何学变换，生成多个变换二维模型图案，使用多个变换二维模型图案，对物品的二维图像进行二维图案匹配。另外，例如在日本特开2011-179909号公报(JP2011-179909A)记载的装置中，事先从CAD模型等取得物品的三维模型图案，另一方面用三维测定机测定三维空间中的物品的表面，取得三维点集合(距离图像)，将三维点集合分割为被从三维点集合提取的边沿围住的部分区域。另外，首先将一个部分区域设定为物品区域，重复进行三维模型图案与该物品区域的匹配处理、向物品区域追加其他部分区域的更新处理的2个处理，由此测量物品的位置和姿势。但是，JP2004-295223A和JP2011-179909A所记载的装置必须预先对每个物品-品种生成二维模型图案或三维模型图案，需要时间。特别在物品有多品种的情况下，必须生成品种数量的模型图案，需要极大的时间。另外，在不定形的物品的情况下，原本就无法生成模型图案，无法适用。
技术实现思路
根据本专利技术的一个形式，物品取出装置具备:机器人，其具有能够保持物品的机械手；三维测定机，其测定在三维空间中散装的多个物品的表面位置，取得多个三维点的位置信息；连结集合计算部，其从通过三维点测定机取得的多个三维点中，求出将相互位于近旁的三维点连结起而得的连结集合；物品确定部，其根据属于连结集合的三维点的位置信息，确定物品的位置和姿势；机械手位置姿势计算部，其求出能够取出由物品确定部确定的物品的机械手的位置和姿势即机械手位置姿势；机器人控制部，其对机器人进行控制使得机械手向由机械手位置姿势计算部求出的机械手位置姿势移动来取出物品。另外，根据本专利技术的其他形式，是一种物品取出方法，其使用具有能够保持物品的机械手的机器人，取出在三维空间中散装的物品，该物品取出方法用三维测定机测定散装的多个物品的表面位置，取得多个三维点的位置信息，从通过三维点测定机取得的多个三维点中，求出将相互位于近旁的三维点连结而得的连结集合，根据属于连结集合的三维点的位置信息，确定物品的位置和姿势，求出能够取出位置和姿势已确定的物品的机械手的位置和姿势即机械手位置姿势，对机器人进行控制使得机械手向机械手位置姿势移动来取出物品。【附图说明】通过与附图关联的以下的实施方式的说明，能够进一步了解本专利技术的目的、特征、优点。在该附图中，图1是表示本专利技术的一个实施方式的物品取出装置的概要结构的图。图2是表示通过图1的机器人控制装置执行的处理的一个例子的流程图。图3是表示通过图1的三维测定机取得的三维点集合的一个例子的图。图4是表示从图3的三维点集合中求出的连结集合的一个例子的图。图5是表示基于图4的各连结点集合的三维点的位置的代表位置姿势的一个例子的图。图6是表示与图5的代表位置姿势对应的机械手位置姿势的一个例子的图。图7是表示图6的机械手位置姿势的编号的一个例子的图。图8是表示与构成图1的物品取出装置的机械手的保持部对应的编号的一个例子的图。图9是表示本专利技术的实施方式的物品取出装置的动作的一个例子的图。图10是表示接着图9的动作的一个例子的图。图11是表示接着图10的动作的一个例子的图。图12是表示接着图11的动作的一个例子的图。图13是表示接着图12的动作的一个例子的图。图14是表示求出图2的连结集合的处理的详细的流程图。图15是说明连结集合的概念图。图16是表示图1的机器人控制装置的内部结构的框图。【具体实施方式】以下，参照图1?图16说明本专利技术的实施方式的物品取出装置。图1是表示本专利技术的一个实施方式的物品取出装置10的概要结构的图。物品取出装置10具有三维测定机11、机器人12、与三维测定机11和机器人12连接而控制机器人12的机器人控制装置13。机器人12具有安装在臂12a的前端部的机械手14。在机器人12的侧方配置有容器16。另夕卜，在图1中，同时表不了 XYZ的正交3轴坐标系。Z方向是铅垂方向,X方向和Y方向是水平方向，容器16被表示在XZ平面上。在上方开放的容器16内，散装有多个物品20。本实施方式的物品取出装置10从该多个物品20散装的状态识别应该取出的物品20的位置和姿势，从容器16中用机械手14取出所识别出的物品20并保持，通过机器人12的动作向容器16外的预定位置输送。多个物品20被表示为相互相同的形状，但也可以是不定形的，还可以包含多个品种。另外，以下，有时为了与容器16内的其他物品区别而将用机械手14保持的物品20称为保持物品21(参照图11)。机械手14具有能够通过未图示的升降机构升降的一对保持部14a。保持部14a通常如图1所示处于上升状态。在从该上升状态下降而保持物品20后，再次上升。由此，保持物品21被取出到其他物品20的上方(保持部14a上升的方向)，在通过机器人12的动作输送保持物品21时，能够避免保持物品21、机械手14与容器16内的其他物品20的冲撞。三维测定机11被配置在容器16的中央部分上方，测定在容器16内散装的物品20中的露出的物品20的表面，取得多个三维点的位置信息(三维信息)。三维测定机11的测定范围必须包含容器16，但如果测定范围过大则造成测定分辨率的降低。因此，理想的是测定范围与容器16的占有范围同等，例如与容器16的占有范围一致。另外，在图1中，三维测定机11被固定在专用的架台15上，但也可以将三维测定机11安装在机器人12的前端部。通过通信电缆等通信部将三维测定机11和机器人控制装置13相互连接起来，使得能够相互通信。作为三维测定机11，能够利用各种非接触方式的三维测定机11。例如，可以列举照相机2台的立体方式、扫描激光狭缝光的方式、扫描激光点光的方式、使用投影仪等装置将图案光投影到物品的方式、利用从光从投光器出射到在物品表面反射而入射到受光器为止的飞行时间的方式等。三维测定机11用距离图像或三维图表这样的形式表现所取得的三维信息。距离图像是指以图像形式表现三维信息的图像，通过图像的各像素的亮度、颜色来表示该图像上的位置的高度或离三维测定机11的距离。另一方面，三维图表是指将三维信息表现为所测定的三维坐标值(X，y，Z)的集合。在本实施方式中，将距离图像中的各像素、三维图表中的具有三维坐标值的点称为三维点，将由多个三维点构成的集合称为三维点集合。三维点集合是用三维测定机11测定的三维点全体的集合，能够通过三维测定机11取得。机械手14能够取出物品20、并且保持，但作为机械手的可能的形式，例如可以列举吸嘴、吸附用磁铁、吸附垫、或夹盘等。机械手14通过机器人12的动作控制其位置姿势。图2是表示通过机器人控制装置13执行的处理、特别是与物品取出相关的处理的一个例子的流程图。以下，参照图2的流程图和关联的附图，说明物品取出装置10的动作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物品取出装置，其特征在于，具备：机器人（12），其具有能够保持物品的机械手（14）；三维测定机（11），其测定在三维空间中散装的多个物品（20）的表面位置，取得多个三维点（31）的位置信息；连结集合计算部（13A），其从通过上述三维点测定机取得的多个三维点中，求出将相互位于近旁的三维点（311、312、313、314、315、316、317）连结而得的连结集合（32）；物品确定部（13B），其根据属于上述连结集合的三维点的位置信息，确定物品的位置和姿势；机械手位置姿势计算部（13C），其求出能够取出由上述物品确定部确定的物品的上述机械手的位置和姿势即机械手位置姿势（34）；机器人控制部（13D），其对上述机器人进行控制使得上述机械手向由上述机械手位置姿势计算部求出的机械手位置姿势移动而取出上述物品。

【技术特征摘要】
2012.08.29 JP 2012-1884851.一种物品取出装置，其特征在于，具备: 机器人(12)，其具有能够保持物品的机械手(14); 三维测定机(11)，其测定在三维空间中散装的多个物品(20)的表面位置，取得多个三维点(31)的位置信息； 连结集合计算部(13A)，其从通过上述三维点测定机取得的多个三维点中，求出将相互位于近旁的三维点(311、312、313、314、315、316、317)连结而得的连结集合(32)； 物品确定部(13B)，其根据属于上述连结集合的三维点的位置信息，确定物品的位置和姿势； 机械手位置姿势计算部(13C)，其求出能够取出由上述物品确定部确定的物品的上述机械手的位置和姿势即机械手位置姿势(34)； 机器人控制部(13D)，其对上述机器人进行控制使得上述机械手向由上述机械手位置姿势计算部求出的机械手位置姿势移动而取出上述物品。2.根据权利要求1所述的物品取出装置，其特征在于， 由上述三维测定机取得的多个三维点构成三维点集合(30 )， 上述连结集合计算部具有判定与预定的坐标系有关的属于上述三维点集合的第一三维点(311)和第二三维点(312)之间的距离(D)是否为预定距离(a)以内的近旁判定部(130)，如果由该近旁判 定部判定为上述第一三维点和上述第二三维点之间的距离为上述预定距离以内，则将上述第一三维点和上述第二三维点连结起来。3.根据权利要求1或2所述的物品取出装置，其特征在于， 上述物品确定部根据属于上述连结集合的三维点的位置，求出代表上述连结集合的位置和姿势即代表位置姿势(33)， 上述机械手位置姿势计算部与该代表位置姿势对应地求出上...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤健文，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：