[發明專利]用機器人來取出散裝物品的裝置以及方法

有效

• 申請號: 201410490676.3
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104608149B
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 山崎岳
• 申請（專利權）人: 發那科株式會社
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;范勝杰

本發明涉及用機器人來取出散裝物品的裝置以及方法。本發明的物品取出裝置構成為：通過三維測定機對散裝于三維空間的多個物品的表面位置進行測定來取得物品三維點的位置信息，從這些多個三維點中求出連接彼此處于附近的三維點而成的連接集合，根據屬于連接集合的三維點的位置信息確定物品的位置以及姿勢，求出能夠取出物品的機械手位置姿勢，對機器人進行控制以使機械手向機械手位置姿勢移動從而取出物品。在確定物品的姿勢時，通過屬于所述連接集合的三維點的主成分分析計算出連接集合的主成分方向，根據該主成分方向確定物品的姿勢。

技術領域

本發明涉及對散裝于三維空間的物品的位置以及姿勢進行識別、并使用機器人來取出識別出的物品的物品取出裝置以及物品取出方法。

背景技術

作為這種裝置，目前已知有如下裝置：針對通過照相機拍攝散裝物品而得的二維圖像和通過三維測定機測定而得的三維點集合，使用模式匹配(pattern matching)來識別物品的位置。這樣的裝置例如記載于日本特開2004－295223號公報(JP2004－295223A)以及日本特開2011－179909號公報(JP2011－179909A)。并且，還已知了如下裝置：使用立體拍攝得到的兩幅圖像計算出旋轉體的三維姿勢。該裝置例如記載于日本特開2011－022084號公報(JP2011－022084A)。

在JP2004－295223A記載的裝置中，從對預先處于基準三維相對姿勢的物品進行拍攝而得的二維圖像制作出二維模型模式(model pattern)，對二維模型模式實施二維幾何學變換而制作出多個變換二維模型模式，使用多個變換二維模型模式來對物品的二維圖像進行二維模式匹配。

在JP2011－179909A記載的裝置中，事先從CAD模型等取得物品的三維模型模式，另一方面通過三維測定機來測定三維空間中的物品的表面而取得三維點集合(距離圖像)，在由從三維點集合提取出的邊緣包圍的部分區域分割三維點集合。然后，首先將部分區域之一設定為物品區域，重復針對該物品區域的三維模型模式的匹配處理和將其他部分區域增加到物品區域的更新處理這兩個處理，由此測量出物品的位置以及姿勢。

在JP2011－022084A記載的裝置中，通過一對照相機從不同方向拍攝旋轉體來取得一對圖像，對每一對圖像通過主成分分析計算出旋轉體的主成分軸來設定旋轉體的中心軸，并使用一對圖像通過三角測量原理來求出中心軸的三維信息，從而計算出旋轉體的姿勢。

然而，JP2004－295223A以及JP2011－179909A記載的裝置需要預先按物品品種制作出二維模型模式或三維模型模式，需要工作量。并且，JP2011－022084A記載的裝置由于使用立體拍攝而得的兩幅圖像來計算出旋轉體的姿勢，因此需要準備一對照相機，裝置結構變大。

發明內容

作為本發明的一方式的物品取出裝置具有：機器人，其具有能夠保持物品的機械手；三維測定機，其對散裝于三維空間的多個物品的表面位置進行測定，取得物品表面的多個三維點的位置信息；連接集合運算部，其從由三維點測定機取得的多個三維點中求出連接彼此處于附近的三維點而成的連接集合；物品確定部，其根據屬于連接集合的三維點的位置信息確定物品的位置以及姿勢；機械手位置姿勢運算部，其用于求出機械手位置姿勢，該機械手位置姿勢是能夠取出由物品確定部確定的物品的機械手的位置以及姿勢；以及機器人控制部，其對機器人進行控制以使機械手向由機械手位置姿勢運算部求出的機械手位置姿勢移動從而取出物品，物品確定部通過屬于連接集合的三維點的主成分分析計算出連接集合的主成分方向，并根據該主成分方向確定物品的姿勢。