[發明專利]通過機器人取出放置在三維空間中的物品的裝置及方法

有效

• 申請號: 201410613920.0
• 申請日: 2014-11-04
• 公開（公告）號: CN104608150A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 安藤俊之
• 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: 許靜;李家浩

1.一種物品取出裝置，其特征在于，具備：

機器人(13)，其具有可保持物品(20)的機械手(15)；

三維測定機(11)，其測定放置在三維空間中的多個物品的表面位置，取得多個三維點(31)的位置信息；

照相機(12)，其拍攝包括所述多個物品的區域，取得圖像數據；

連接集合運算部(141)，其根據由所述三維測定機取得的多個三維點的位置信息以及由所述照相機取得的圖像數據，從該多個三維點中求出連接相互在近旁的三維點而構成的連接集合(32)；

物品確定部(142)，其根據屬于所述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(143)，其求出可取出由所述物品確定部確定的物品的所述機械手的位置以及姿勢即機械手位置姿勢(34)；以及

機器人控制部(144)，其對所述機器人進行控制，以便向由所述機械手位置姿勢運算部求出的機械手位置姿勢移動所述機械手來取出所述物品，

所述連接集合運算部具有：

三維點選擇部(141A)，其從由所述三維測定機取得的多個三維點中選擇相互在近旁的第一三維點(31)和第二三維點(31)；

梯度信息取得部(141B)，其根據由所述照相機取得的圖像數據，取得包含分別與所述第一三維點以及所述第二三維點對應的圖像上的點的部分圖像區域中的、表示物品表面的梯度狀態的圖像梯度信息；以及

判定部(141C)，其根據所述第一三維點的位置信息、所述第二三維點的位置信息以及由所述梯度信息取得部取得的所述圖像梯度信息，判定所述第一三維點和所述第二三維點是否在相同物品上，

當通過所述判定部判定為所述第一三維點和所述第二三維點在相同物品上時，將所述第一三維點和所述第二三維點包括在相同的連接集合中。

2.根據權利要求1所述的物品取出裝置，其特征在于，

所述梯度信息取得部取得分別與所述第一三維點以及所述第二三維點對應的圖像中的點，即用于確定所述部分圖像區域的第一二維點(51)以及第二二維點(51)，

當所述第一三維點與所述第二三維點之間的距離在預定值以下，并且所述部分圖像區域中的圖像的明暗變化量在預定值以下時，所述判定部判定為所述第一三維點與所述第二三維點在相同物品上。

3.根據權利要求2所述的物品取出裝置，其特征在于，

所述梯度信息取得部根據所述照相機的校準數據，取得所述第一二維點以及所述第二二維點。

4.根據權利要求1～3中的任一項所述的物品取出裝置，其特征在于，

所述物品確定部根據屬于所述連接集合的三維點的位置信息，求出代表所述連接集合的位置以及姿勢即代表位置姿勢(33)，

所述機械手位置姿勢運算部根據該代表位置姿勢求出所述機械手位置姿勢。

5.根據權利要求4所述的物品取出裝置，其特征在于，

所述物品確定部將屬于所述連接集合的所有的三維點的重心位置與在該重心位置處的預定姿勢進行組合，求出所述代表位置姿勢。

6.根據權利要求4所述的物品取出裝置，其特征在于，

所述物品確定部將包括屬于所述連接集合的所有三維點的外接長方形的中心位置與預定的姿勢進行組合，求出所述代表位置姿勢。

7.根據權利要求1～6中的任一項所述的物品取出裝置，其特征在于，

所述三維測定機具有所述照相機。

8.一種物品取出方法，其使用具有可保持物品(20)的機械手(15)的機器人(13)，取出放置在三維空間中的物品，其特征在于，

通過三維測定機(11)測定放置在所述三維空間中的多個物品的表面位置，取得多個三維點(31)的位置信息；

通過照相機(12)拍攝包括所述多個物品的區域來取得圖像數據；

根據由所述三維測定機取得的多個三維點(31)的位置信息以及由所述照相機取得的圖像數據，從該多個三維點中求出連接相互在近旁的三維點而構成的連接集合(32)；

根據屬于所述連接集合的三維點的位置信息，確定物品的位置以及姿勢；

求出可取出所述位置以及姿勢被確定的物品的所述機械手的位置以及姿勢即機械手位置姿勢(34)；

對所述機器人進行控制，以便向所述機械手位置姿勢移動所述機械手來取出所述物品；

當求出所述連接集合時，

從由所述三維測定機取得的多個三維點中選擇相互在近旁的第一三維點(31)和第二三維點(31)；

根據由所述照相機取得的圖像數據，取得包含分別與所述第一三維點以及所述第二三維點對應的圖像上的點的部分圖像區域中的、表示物品的表面的梯度狀態的圖像梯度信息；

根據所述第一三維點的位置信息、所述第二三維點的位置信息以及所述圖像梯度信息，判定所述第一三維點和所述第二三維點是否在相同物品上，

當判定為所述第一三維點和所述第二三維點在相同物品上時，將所述第一三維點和所述第二三維點包括在相同的連接集合中。