特許 5788460 バラ積みされた物品をロボットで取出す装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5788460

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年9月30日

(54)【発明の名称】バラ積みされた物品をロボットで取出す装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20150910BHJP

【ＦＩ】

   B25J13/08 A

【請求項の数】11

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-229591(P2013-229591)

(22)【出願日】2013年11月5日

(65)【公開番号】特開2015-89589(P2015-89589A)

(43)【公開日】2015年5月11日

【審査請求日】2014年11月18日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100154380

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 隆一

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(74)【代理人】

【識別番号】100157211

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 一夫

(72)【発明者】

【氏名】後藤 健文

【審査官】 佐藤 彰洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０５２４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１５６７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０１０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２４１８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／００２０９９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開閉可能な把持部を有するロボットと、
三次元空間にバラ積みされた複数の物品の表面位置を測定し、複数の三次元点の位置情報を取得する三次元測定機と、
開放状態にある前記把持部の実体部分の領域である実体領域と、該実体領域の内側の把持領域とを含む把持部モデルを設定する把持部モデル設定部と、
前記把持部の位置および姿勢の候補として１以上の位置姿勢候補を設定する位置姿勢候補設定部と、
前記三次元測定機により取得された前記位置情報と前記把持部モデル設定部で設定された前記把持部モデルとに基づき、前記位置姿勢候補設定部により設定された前記位置姿勢候補の各々に前記把持部が配置されるときの前記把持部による物品の把持成功可能性を、前記三次元測定機により取得された前記位置情報のうち前記把持領域に存在する前記三次元点の前記位置情報に基づいて演算する把持可能性演算部と、
前記把持可能性演算部により演算された前記把持成功可能性に基づき、前記位置姿勢候補設定部により設定された前記位置姿勢候補の中から１つ以上の位置姿勢候補を選択し、把持部位置姿勢として設定する位置姿勢設定部と、
前記位置姿勢設定部により設定された前記把持部位置姿勢へ前記把持部を移動して前記物品を取出すように前記ロボットを制御するロボット制御部と、
を備えることを特徴とする物品取出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の物品取出装置において、
前記把持可能性演算部は、前記把持領域に存在する三次元点の重心位置に基づいて前記把持成功可能性を演算することを特徴とする物品取出装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の物品取出装置において、
前記位置姿勢候補設定部は、前記把持部の位置姿勢を定める並進３方向および回転３方向からなる６方向の自由度のうち、１以上の自由度をパラメータとして前記位置姿勢候補を設定することを特徴とする物品取出装置。

【請求項4】

請求項３に記載の物品取出装置において、
前記位置姿勢候補設定部は、さらに前記把持部の開放量をパラメータとして前記位置姿勢候補を設定することを特徴とする物品取出装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の物品取出装置において、
前記三次元測定機により測定された前記複数の三次元点の中から、互いに近傍にある三次元点を連結してなる連結集合を求める連結集合演算部をさらに備え、
前記位置姿勢候補設定部は、前記連結集合演算部により演算された前記連結集合に基づいて前記位置姿勢候補を設定することを特徴とする物品取出装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の物品取出装置において、
前記位置姿勢候補設定部は、前記三次元測定機により測定された前記複数の三次元点を平面上に投影した投影点に基づいて前記位置姿勢候補を設定し、
前記把持可能性演算部は、前記把持部モデル設定部により設定された前記把持部モデルを前記平面上に投影した投影モデルと、前記投影点とに基づいて、前記把持成功可能性を演算することを特徴とする物品取出装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の物品取出装置において、
前記把持可能性演算部は、前記三次元測定機により取得された前記位置情報と前記把持部モデル設定部で設定された前記把持部モデルとに基づき、前記位置姿勢候補設定部により設定された前記位置姿勢候補の各々について、前記把持部モデルの前記実体領域に物品が存在するか否かを判定し、物品が存在すると判定された位置姿勢候補における把持成功可能性を低下させ、もしくはゼロとすることを特徴とする物品取出装置。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載の物品取出装置において、
前記複数の物品を収容する収容部のモデルである収容部モデルを設定する収容部モデル設定部をさらに備え、
前記把持可能性演算部は、前記収容部モデル設定部により取得された前記収容部モデルと前記把持部モデル設定部で設定された前記把持部モデルとに基づき、前記位置姿勢候補設定部により設定された前記位置姿勢候補の各々について、前記把持部モデルの前記実体領域に前記収容部モデルが存在するか否かを判定し、前記収容部モデルが存在すると判定された位置姿勢候補における把持成功可能性を低下させ、もしくはゼロとすることを特徴とする物品取出装置。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１項に記載の物品取出装置において、
前記位置姿勢設定部は、前記位置姿勢候補設定部により設定された前記位置姿勢候補の中から、前記把持可能性演算部で演算された把持成功可能性が最大となる位置姿勢候補を選択し、前記把持部位置姿勢として設定することを特徴とする物品取出装置。

【請求項10】

請求項１から８のいずれか１項に記載の物品取出装置において、
前記位置姿勢設定部は、前記位置姿勢候補設定部により設定された前記位置姿勢候補の中から、前記把持可能性演算部で演算された把持成功可能性が極大となる位置姿勢候補を選択し、前記把持部位置姿勢として設定することを特徴とする物品取出装置。

【請求項11】

開閉可能な把持部を有するロボットを用いて、三次元空間にバラ積みされた物品を取出す物品取出方法であって、
複数の物品の表面位置を三次元測定機で測定して複数の三次元点の位置情報を取得し、
開放状態にある前記把持部の実体部分の領域である実体領域と、該実体領域の内側の把持領域とを含む把持部モデルを設定し、
前記把持部の位置および姿勢の候補として１以上の位置姿勢候補を設定し、
前記三次元測定機により取得された前記位置情報と前記把持部モデルとに基づき、前記位置姿勢候補の各々に前記把持部が配置されるときの前記把持部による物品の把持成功可能性を、前記三次元測定機により取得された前記位置情報のうち前記把持領域に存在する前記三次元点の前記位置情報に基づいて演算し、
前記把持成功可能性に基づき、前記位置姿勢候補の中から１以上の位置姿勢候補を選択して把持部位置姿勢として設定し、
設定された前記把持部位置姿勢へ前記把持部を移動して前記物品を取出すように前記ロボットを制御することを特徴とする物品取出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元空間にバラ積みされた物品を、把持部を有するロボットを用いて取出す物品取出装置及び物品取出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の装置として、従来、バラ積みされた物品を三次元測定機で測定して得られた三次元点集合に対し、三次元マッチング処理を用いて物品の位置を認識するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。また、バラ積みされた物品を三次元測定機で測定し、把持部により把持可能な領域を抽出するようにした装置も知られている（例えば特許文献２参照）。

【0003】

特許文献１記載の装置では、事前にＣＡＤモデルなどから物品の三次元モデルパターンを取得する一方、三次元空間における物品の表面を三次元測定機で測定して三次元点集合（距離画像）を取得し、三次元点集合から抽出されたエッジによって囲まれた部分領域に三次元点集合を分割する。そして、初めに部分領域の一つを物品領域として設定し、この物品領域に対する三次元モデルパターンのマッチング処理と、他の部分領域を物品領域に加える更新処理の二つの処理を繰り返すことで、物品の位置及び姿勢を計測する。

【0004】

特許文献２記載の装置では、把持機構により定まる把持機構領域と、把持機構に把持される対象物の把持部分により把持部分領域とからなる把持領域を予め記憶し、把持領域と大きさが等しい領域であって、把持部分領域と大きさが等しい領域全体に物体が存在するが、把持機構領域と大きさが等しい領域に物体が存在しない領域を、把持可能領域として抽出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−１７９９０９号公報

【特許文献2】特開２０１１−９３０５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１記載の装置は、予め物品一品種毎に三次元モデルパターンを作成する必要があり、手間を要する。とくに、物品が多品種の場合には、品種数分のモデルパターンを作成する必要があり、多大な手間が必要となる。また、不定形の物品の場合には、そもそもモデルパターンを作成することができず、適用不可能である。さらに、物品の位置姿勢から定まる取出し位置に把持部を移動した際に、他の物品と把持部が衝突してしまう可能性がある。

【0007】

また、特許文献２記載の装置は、予め物品の把持部分領域を設定する必要がある。さらに、物品の形状および姿勢によっては把持部分領域が三次元測定機側に露出していない場合があり、この場合には、物品を取出すことが困難である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様である物品取出装置は、開閉可能な把持部を有するロボットと、三次元空間にバラ積みされた複数の物品の表面位置を測定し、複数の三次元点の位置情報を取得する三次元測定機と、開放状態にある把持部の実体部分の領域である実体領域と、実体領域の内側の把持領域とを含む把持部モデルを設定する把持部モデル設定部と、把持部の位置および姿勢の候補として１以上の位置姿勢候補を設定する位置姿勢候補設定部と、三次元測定機により取得された位置情報と把持部モデル設定部で設定された把持部モデルとに基づき、位置姿勢候補設定部により設定された位置姿勢候補の各々に把持部が配置されるときの把持部による物品の把持成功可能性を、三次元測定機により取得された位置情報のうち把持領域に存在する三次元点の位置情報に基づいて演算する把持可能性演算部と、把持可能性演算部により演算された把持成功可能性に基づき、位置姿勢候補設定部により設定された位置姿勢候補の中から１つ以上の位置姿勢候補を選択し、把持部位置姿勢として設定する位置姿勢設定部と、位置姿勢設定部により設定された把持部位置姿勢へ把持部を移動して物品を取出すようにロボットを制御するロボット制御部と、を備えることを特徴とする。

【0009】

また、本発明の別の態様は、開閉可能な把持部を有するロボットを用いて、三次元空間にバラ積みされた物品を取出す物品取出方法であって、複数の物品の表面位置を三次元測定機で測定して複数の三次元点の位置情報を取得し、開放状態にある把持部の実体部分の領域である実体領域と、実体領域の内側の把持領域とを含む把持部モデルを設定し、把持部の位置および姿勢の候補として１以上の位置姿勢候補を設定し、三次元測定機により取得された位置情報と把持部モデルとに基づき、位置姿勢候補の各々に把持部が配置されるときの把持部による物品の把持成功可能性を、三次元測定機により取得された位置情報のうち把持領域に存在する三次元点の位置情報に基づいて演算し、把持成功可能性に基づき、位置姿勢候補の中から１以上の位置姿勢候補を選択して把持部位置姿勢として設定し、設定された把持部位置姿勢へ把持部を移動して物品を取出すようにロボットを制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、把持部の位置姿勢候補を設定するとともに、位置姿勢候補における物品の把持成功可能性を演算し、把持成功可能性に基づいて位置姿勢候補の中から１以上の位置姿勢候補を選択して把持部位置姿勢として設定する。したがって、物品の情報を入力する必要がなく、物品の形状や姿勢に拘わらずに物品を容易に把持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る物品取出装置の概略構成を示す図。

【図2】図１のグリッパーの概略構成を示す斜視図。

【図3A】図１のグリッパーの動作を模式的に示す図。

【図3B】図３Ａに続くグリッパーの動作を模式的に示す図。

【図4】図１のロボット制御装置で実行される処理の一例を示すフローチャート。

【図5】図１の三次元測定機で取得した三次元点集合の一例を示す図。

【図6】把持成功可能性の演算式を説明する図。

【図7A】把持領域に配置された物品の一姿勢を示す図。

【図7B】把持領域に配置された物品の他の姿勢を示す図。

【図8】図１のコンテナをモデル化した図。

【図9】グリッパー位置姿勢の一例を示す図。

【図10】本発明の実施形態に係る物品取出装置の動作の一例を示す図。

【図11】図１０に続く動作の一例を示す図。

【図12】図１１に続く動作の一例を示す図。

【図13】図４のステップＳ２およびステップＳ３の変形例を示すフローチャート。

【図14】三次元点を所定方向に正射影した正射影画像の一例を示す図。

【図15】グリッパーモデルを正射影画像に投影したフィルタ画像の一例を示す図。

【図16】コンテナ内における物品の種々の姿勢及びグリッパー位置姿勢を示す図。

【図17】図１のロボット制御装置の内部構成を示すブロック図。

【図18】連結集合の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図１〜図１８を参照して本発明の実施形態に係る物品取出装置について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る物品取出装置１０の概略構成を示す図である。物品取出装置１０は、三次元測定機１１と、ロボット１２と、三次元測定機１１とロボット１２とに接続して、三次元測定機１１とロボット１２を制御するロボット制御装置１３とを有する。ロボット１２は、アーム１２ａの先端部に取り付けられたグリッパー１４を有する。ロボット１２の側方にはコンテナ１６が配置されている。なお、図１には、ＸＹＺの直交３軸座標系を併せて示している。Ｚ方向は鉛直方向、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、コンテナ１６はＸＺ平面上に示されている。

【0013】

上方が開放されたコンテナ１６内には、複数の物品１７がバラ積みされている。本実施形態の物品取出装置１０は、物品１７を把持可能なグリッパー１４の位置及び姿勢（位置姿勢）を決定し、決定された位置姿勢にグリッパー１４を移動するようにロボット１２を制御する。さらに、その位置姿勢でグリッパー１４により物品１７を把持し、ロボット１２の動作によりコンテナ１６内から物品１７を取出してコンテナ１６外の所定位置へ搬送する。複数の物品１７は、図１では互いに同一形状として示しているが、不定形や複数の品種を含むものでもよい。

【0014】

三次元測定機１１は、コンテナ１６の中央部上方に配置され、コンテナ１６内にバラ積みされた物品１７のうち、露出した物品１７の表面を測定して、複数の三次元点の位置情報（三次元情報）を取得する。三次元測定機１１の測定範囲は、コンテナ１６を含む必要があるが、測定範囲が大き過ぎると測定分解能の低下を招く。したがって、測定範囲は、コンテナ１６の占有範囲と同等、例えばコンテナ１６の占有範囲に一致させることが好ましい。なお、図１では、三次元測定機１１が専用の架台１５に固定されているが、ロボット１２の先端部に三次元測定機１１を取り付けてもよい。三次元測定機１１とロボット制御装置１３とは通信ケーブル等の通信手段によって互いに接続されており、互いに通信できるようになっている。

【0015】

三次元測定機１１としては、種々の非接触方式のものを利用することができる。例えば、カメラ２台のステレオ方式、レーザスリット光を走査する方式、レーザスポット光を走査する方式、プロジェクタ等の装置を用いてパターン光を物品に投影する方式、光が投光器から出射されてから物品表面で反射し受光器に入射するまでの飛行時間を利用する方式などが挙げられる。

【0016】

三次元測定機１１は、取得した三次元情報を距離画像または三次元マップといった形式で表現する。距離画像とは、画像形式で三次元情報を表現したものであり、画像の各画素の明るさや色により、その画像上の位置の高さまたは三次元測定機１１からの距離を表す。一方、三次元マップとは、測定された三次元座標値（ｘ，ｙ，ｚ）の集合として三次元情報を表現したものである。本実施形態では、距離画像における各画素や三次元マップにおける三次元座標値を有する点を、三次元点と称し、複数の三次元点からなる集合を、三次元点集合と称する。三次元点集合は、三次元測定機１１で測定した三次元点全体の集合であり、三次元測定機１１により取得できる。

【0017】

図２は、グリッパー１４の概略構成を示す斜視図である。グリッパー１４は、ロボットアーム１２ａの先端部に固定された軸部１４１と、軸部１４１の下端部に設けられた板部１４２と、板部１４２の両端部に設けられた一対の把持爪１４３とを有する。軸部１４１は、その中心を通る軸線Ｌ１に沿って延在し、板部１４２は、軸線Ｌ１に垂直な軸線Ｌ２に沿って延在する。一対の把持爪１４３は、軸線に平行な長さＬと、軸線Ｌ２に平行な厚さＴと、軸線Ｌ１と軸線Ｌ２とにそれぞれ垂直である軸線Ｌ３に平行な幅Ｗとをそれぞれ有し、軸線Ｌ１に対し互いに対称形状を呈する。把持爪１４３は、板部１４２の下面に沿って軸線Ｌ２に対し平行に移動可能であり、これにより把持爪１４３，１４３間の距離Ｄが変化する。一対の把持爪１４３が物品１７を把持する際に必要とする把持爪１４３の先端からの長さであって、軸線Ｌ１に平行な長さを把持深さＬａとする。

【0018】

図中、軸線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が交差する点から所定距離だけ下方に位置する点、例えば軸線Ｌ１と把持爪１４３の底面とが交差する点Ｐ０をグリッパー１４の基準点とすると、基準点Ｐ０の位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）によりグリッパー１４の位置が決定される。軸線Ｌ１とＺ軸、Ｌ２とＸ軸、およびＬ３とＹ軸（図１）がそれぞれ平行な姿勢をグリッパー１４の基準姿勢とすると、グリッパー１４は、基準姿勢から軸線Ｌ１を中心として所定角度ψ（例えば−９０°≦ψ≦９０°）だけ回転可能であり、軸線Ｌ２を中心として所定角度φ（例えば−３０°≦φ≦３０°）だけ回転可能であり、軸線Ｌ３を中心として所定角度θ（−３０°≦θ≦３０°）だけ回転可能である。したがって、角度φ，θ，ψによりグリッパー１４の姿勢が決定される。すなわち、３次元空間におけるグリッパー１４の位置姿勢は、並進３方向（ｘ，ｙ，ｚ）および回転３方向（φ，θ，ψ）からなる６方向（ｘ，ｙ，ｚ，φ，θ，ψ）の６自由度により決定される。

【0019】

図３Ａ，図３Ｂは、それぞれグリッパー１４の把持爪１４３の動作を模式的に示す図である。物品１７は、一例として円板部１７１と、円板部１７１の中心部から垂直に立設する円柱部１７２とを有する。物品１７を把持するときは、例えば図３Ａに示すように、把持爪１４３の開放状態において、物品（円柱部１７２）の両側に一対の把持爪１４３を配置する。この状態から、図３Ｂに示すように、一対の把持爪１４３を互いに近づけ、一対の把持爪１４３で物品１７を把持する。なお、物品１７が上下反転して配置されているときは、把持爪１４３で円板部１７１を挟持することができる。

【0020】

本実施形態では、図３Ａに示すような開放状態の把持爪１４３を、グリッパーモデル２０として予めロボット制御装置１３に設定しておく。グリッパーモデル２０は、一対の把持爪１４３が存在する実体部分の領域である実体領域ＳＰ１と、実体領域ＳＰ１の内側の把持領域ＳＰ２とを含む。把持領域ＳＰ２に物品１７が配置されるように、開放状態にあるグリッパー１４の位置姿勢を制御することで、物品１７を把持することが可能となる。

【0021】

図４は、ロボット制御装置１３で実行される処理、特に物品取出しに係る処理の一例を示すフローチャートである。以下、物品取出装置１０による動作を、図４のフローチャート及び関連する図面を参照しつつ説明する。

【0022】

図４の処理は、例えば図示しない操作スイッチの操作により、物品１７の取出開始指令が入力されると開始される。まず、ステップＳ１で、三次元空間にバラ積みされた複数の物品１７の表面を三次元測定機１１で測定して三次元点集合３０を取得する。図５は、三次元測定機１１で取得した三次元点集合３０と、三次元点集合３０を構成する三次元点３１の一例を示す図である。図では、三次元点３１が黒丸で示されており、三次元点集合３０は、黒丸全体を含む点線で囲まれた領域として示されている。

【0023】

次に、ステップＳ２で、三次元空間におけるグリッパー１４の位置姿勢の候補である１以上の把持位置姿勢候補を設定する。把持位置姿勢候補は、グリッパー１４の位置姿勢を表す６自由度、すなわち位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）および角度（φ，θ，ψ）によって表され、６自由度（ｘ，ｙ，ｚ，φ，θ，ψ）のうち、１以上の自由度をパラメータとして設定する。

【0024】

例えば、ｘをパラメータ（ｘ１，ｘ２，・・・）とし、ｙ，ｚ，φ，θ，ψを固定値（ｙ０，ｚ０，φ０，θ０，ψ０）とする場合、まず、ｘの取りうる範囲（探索範囲）Δｘを設定する。探索範囲Δｘは、三次元点集合３０に属する三次元点３１のｘ座標の最小値ｘｍｉｎと最大値ｘｍａｘとによって与えることができる（ｘｍｉｎ≦ｘ≦ｘｍａｘ）。なお、ロボット制御装置１３に予め探索範囲Δｘを設定しておいてもよい。次に、把持位置姿勢候補のｘ方向のピッチ（探索間隔）ｐｘを設定する。探索間隔ｐｘは、予め設定しておいてもよいし、範囲Δｘを所定数で除算して求めてもよい。これにより、ｘ方向に等間隔に把持位置姿勢候補（ｘ１，ｙ０，ｚ０，φ０，θ０，ψ０），（ｘ２，ｙ０，ｚ０，φ０，θ０，ψ０），・・・が設定される。

【0025】

ｙ，ｚ，φ，θ，ψをパラメータとする場合も、上述したのと同様に行う。但し、φ，θ，ψの探索範囲については、グリッパー自体の取りうる範囲、すなわち、−３０°≦φ≦３０°、−３０°≦θ≦３０°、−９０°≦ψ≦９０°に設定すればよい。６自由度のうち、複数の自由度（例えばｘ、ｙ）をパラメータとする場合、把持位置姿勢候補は、ｘをパラメータとした把持位置姿勢候補とｙをパラメータとした把持位置姿勢候補の組み合わせによって与えられる。例えば、ｘをパラメータとした把持位置姿勢候補が５点あり、ｙをパラメータとした把持位置姿勢候補が４点ある場合、把持位置姿勢候補は全体で５×４＝２０点となる。なお、ｘおよびｙをパラメータとし、ｚを固定値とする場合、計測された三次元点３１の中から所定の条件を満たすｚを選択してもよい。例えば、（ｘ、ｙ）から所定距離内にある三次元点３１の中で、最も高位置にある三次元点３１のｚ座標を、把持位置姿勢候補のｚ座標としてもよい。

【0026】

ステップＳ３では、ステップＳ２で設定された把持位置姿勢候補の各々にグリッパー１４が配置されたときの、物品１７の把持が成功する可能性、すなわち把持成功可能性Ｅを演算する。把持成功可能性Ｅは、三次元点３１の位置情報と予め設定されたグリッパーモデル２０とに基づいて、例えば０〜１．０の範囲で算出され、数値が大きいほど物品１７を把持できる可能性が高いことを意味する。把持成功可能性Ｅは、例えば、把持領域ＳＰ２内に存在する全ての三次元点３１の重心位置に基づいて、次式(I)により算出することができる。

【0027】

【数1】

上式(I)のベクトルｐは、図６に示すように、把持領域ＳＰ２の上面の中心位置４０に至るベクトルであり、ベクトルｇは、把持領域ＳＰ２内に存在する三次元点３１の重心位置４１に至るベクトルである。Ｄ１は、把持領域ＳＰ２上面の中心位置４０から把持領域ＳＰ２内の最も離れた点４２までの距離である。上式(I)によれば、三次元点３１の重心位置４１が把持領域ＳＰ２上面の中心位置４０に近いほど、把持成功可能性Ｅが高くなる。すなわち、この場合には、物品１７を把持する部分の長さが長くなり、かつ、一対の把持爪１４３で物品１７を両側から均等に把持することができるようになるため、把持成功可能性Ｅは高い。

【0028】

なお、把持成功可能性Ｅを算出する場合、把持領域ＳＰ２内に存在する三次元点３１の重心位置４１と把持領域ＳＰ２の上面との間の距離を、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸毎に求めてＥを算出するようにしてもよい。ユークリッド距離ではなく、マンハッタン距離を用いてＥを算出することもできる。把持領域ＳＰ２内に存在する三次元点３１の分布に基づき、把持成功可能性Ｅを次式(II)により算出することもできる。

【0029】

【数2】

上式(II)のＮは、把持領域ＳＰ２内に存在する三次元点３１の個数、ｚ０は、把持領域ＳＰ２内の全ての三次元点３１の重心のｚ座標、ｚｉは、把持領域ＳＰ２内に存在するｉ番目の三次元点３１のｚ座標、Ｄ２は、把持領域ＳＰ２の高さ（ｚ方向の長さ）である。上式(II)によれば、上式(II)は、把持領域ＳＰ２内に存在する物品１７の上面が平面的であれば物品１７を把持しやすい点を考慮したものであり、物品１７の上面が平面的であるほど、把持成功可能性Ｅが高くなる。例えば、図７Ａの状態は、図７Ｂの状態よりも把持成功可能性Ｅが高くなる。なお、上式(II)で、ｚ座標の分散値を用いることもでき、ｚ座標以外（例えばｘ座標またはｙ座標）の分布に基づき、把持成功可能性Ｅを算出するようにしてもよい。

【0030】

上式(I)によって求めた把持成功可能性（Ｅ１で表す）と上式(II)によって求めた把持成功可能性（Ｅ２で表す）の和（Ｅ１＋Ｅ２）から把持成功可能性Ｅを算出してもよく、他の複数の評価式の和から把持成功可能性Ｅを算出してもよい。この場合、重み付け係数を予め設定し、各評価式に所定の重み付け係数を乗じて、把持成功可能性Ｅを算出してもよい。

【0031】

把持成功可能性Ｅを算出する際に、実体領域ＳＰ１内に三次元点３１が存在するか否かを判定し、三次元点３１が１つでも存在するとき、把持成功可能性Ｅを０にしてもよい。これによりグリッパー１４で物品１７を把持する際に、グリッパー（把持爪１４３）が他の物品１７に衝突することを防止することができる。したがって、物品１７を把持し損ねる可能性が低減され、物品１７やグリッパー１４の破損も防止することができる。

【0032】

予めロボット制御装置１３にコンテナ１６のモデル（コンテナモデル）を設定し、把持成功可能性Ｅを算出する際に、コンテナモデルを用いてグリッパー１４とコンテナ１６の衝突の有無を判定するようにしてもよい。図８は、コンテナモデル１６１の一例を示す図である。図８に示すように、コンテナモデル１６１は、コンテナ１６が存在する実体部分の領域である実体領域ＳＰ３を含む。位置姿勢候補の各々についてグリッパー１４の実体領域ＳＰ１内に、コンテナ１６の実体領域ＳＰ３が存在するか否かを判定し、実体領域ＳＰ３が存在するとき、把持成功可能性Ｅを０にすればよい。これによりグリッパー１４で物品１７を把持する際に、グリッパー１４がコンテナ１６に衝突することを防止することができ、グリッパー１４やコンテナ１６の破損を防止することができる。

【0033】

ステップＳ４では、ステップＳ３で算出した把持成功可能性Ｅに基づき、ステップＳ２で設定した把持位置姿勢候補の中から１以上の把持位置姿勢候補を選択し、グリッパー１４の把持位置姿勢（グリッパー位置姿勢）として設定する。例えば、把持成功可能性Ｅが最大となる把持位置姿勢候補を選択し、グリッパー位置姿勢として設定する。三次元空間あるいは所定の二次元平面において、把持成功可能性Ｅが極大となる把持位置姿勢候補を選択し、グリッパー位置姿勢として設定してもよい。

【0034】

ステップＳ５では、各々のグリッパー位置姿勢にＰ１，Ｐ２，・・・，Ｐｎとナンバリングする。但し、ｎはグリッパー位置姿勢の個数である。図９は、ナンバリングされたグリッパー位置姿勢を示す図であり、所定の座標軸３５に対する座標値の降順、つまり、高い位置にある（ｚ座標が大きい）ものから順番にナンバリングされている。なお、図９では、ｎ＝３である。座標値の降順ではなく、把持成功可能性Ｅの大きいものから順にナンバリングしてもよい。

【0035】

図９では、グリッパー位置姿勢Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がそれぞれ一対の矢印Ａ１，Ａ２で示され、一対の矢印Ａ１，Ａ２の交点がグリッパー位置姿勢の位置を、矢印Ａ１，Ａ２の向きがグリッパー位置姿勢の姿勢を表す。グリッパー位置姿勢の位置は、例えば図２のグリッパー１４の軸線Ｌ１と把持爪１４３の底面とが交差する点（基準点Ｐ０）である。また、グリッパー位置姿勢の姿勢（矢印Ａ１，Ａ２の向き）は、図２のグリッパー１４の軸線Ｌ１，Ｌ２と平行な方向である。なお、グリッパー位置姿勢は三次元空間において表されるため、グリッパー位置姿勢には軸線Ｌ３の方向も定義されている。

【0036】

ステップＳ６では、自然数値を取る変数ｋに対して初期値を与える。すなわち、ｋ←１とする。変数ｋは、グリッパー位置姿勢Ｐｋの番号の指定に用いる。

【0037】

ステップＳ７では、ロボット駆動用のアクチュエータ（電動モータ）に制御信号を出力し、図１０に示すように、グリッパー１４をグリッパー位置姿勢Ｐｋ（例えばＰ１）に移動させる。これにより一対の把持爪１４３が、取出すべき物品１７の両側に、物品１７を挟むように配置される。

【0038】

ステップＳ８では、グリッパー駆動用のアクチュエータに物品１７を把持するための制御信号を出力する。これにより、図１１に示すように、物品１７が把持爪１４３で把持される。グリッパー位置姿勢Ｐｋは、所定の座標軸３５に対する降順にナンバリングしているので（ステップＳ５）、取出すべき物品１７はコンテナ１６内の最も高い位置にある物品１７となり、グリッパー１４の移動中に、グリッパー１４が物品１７と衝突するおそれを低減できる。なお、把持成功可能性Ｅの大きいものから順にナンバリングすると、把持できる可能性の高い物品１７から取出されるようになり、物品１７の荷崩れ等により物品１７の積載状態が変化することを抑制できる。

【0039】

次に、ステップＳ９で、ロボット駆動用のアクチュエータに制御信号を出力し、図１２に示すように、物品１７を把持したままグリッパー１４を所定方向、例えば所定の座標軸３５（図９）の方向に沿って所定量上昇させる。

【0040】

ステップＳ１０では、物品１７の上昇位置において、グリッパー１４による物品１７の把持が成功したか否かを判定する。例えば、グリッパー１４に重量を検出する重量検出器を設け、検出値が所定値以上となった場合に、把持が成功したと判定する。なお、近接センサで物品１７が存在するか否かを判定し、把持が成功するか否かを判定してもよい。グリッパー１４の先端にスイッチを設け、スイッチのオンオフによって把持が成功したか否かを判定してもよい。把持が成功したと判定されると、ステップＳ１１へ進み、把持が成功していないと判定されると、ステップＳ１１をパスしてステップＳ１２へ進む。

【0041】

ステップＳ１１では、ロボット駆動用アクチュエータに制御信号を出力し、物品１７をロボット１２の動作により所定位置に搬送し、物品１７をグリッパー１４から取り外す。

【0042】

ステップＳ１２では、ｋに１を加算してｋ←ｋ＋１とし、さらにステップＳ１３でｋ＜ｎか否かを判定する。この判定は、ｎ個（図９では３個）のグリッパー位置姿勢Ｐｋの中にグリッパー１４が未だ到達していないものが存在するか否かの判定である。ｋ＜ｎと判定されると、グリッパー位置姿勢Ｐｋにグリッパー１４が未だ到達していないので、ステップＳ７へ戻る。そして、グリッパー１４を次のグリッパー位置姿勢Ｐｋ（例えばＰ２）へ移動させ、物品１７を把持する。ステップＳ１３でｋ≧ｎと判定されると、ｎ個のグリッパー位置姿勢Ｐｋの全てにグリッパー１４が到達したので、処理を終了する。

【0043】

以上では、ステップＳ２で把持位置姿勢候補を設定し、ステップＳ３で各々の把持位置姿勢候補における把持成功可能性Ｅを演算したが、これらの処理は、例えば以下のようにして行うこともできる。図１３は、図４のステップＳ２およびステップＳ３の変形例を示すフローチャートである。

【0044】

まず、ステップＳ２１で、三次元測定機１１によって取得した三次元点３１を所定方向に投影（正射影）し、投影面（正射影画像と呼ぶ）を生成する。図１４は、正射影画像５０の一例を示す図である。正射影の方向は、物品１７をグリッパー１４で把持するときのグリッパー１４のアプローチ方向（例えば−Ｚ方向）である。図１４では、三次元点３１ａ〜３１ｃがそれぞれＸＹ平面と平行な正射影画像５０上に投影されている。

【0045】

ここで、正射影画像５０の各々の三次元点３１ａ〜３１ｃに対応する画素は、各々の三次元点３１ａ〜３１ｃのｚ座標に相当する画素値（図１４では、「１」，「３」，「９」）をそれぞれ有する。正射影画像５０の画素の大きさ（ｘ，ｙ方向の長さ）は予め設定されている。画像５０の画素数が所定値となるように画素の大きさを設定してもよい。把持位置姿勢候補の姿勢に関しては、ｘ軸周りの回転角φおよびｙ軸周りの回転角θを固定値（例えば０）として設定し、ｚ軸周りの回転角ψをパラメータとする。したがって、各画素において回転角ψを所定の角度ピッチで所定回数だけ変更する場合、把持位置姿勢候補は全体で正射影画像５０の画素数×ψの変更回数となる。

【0046】

ステップＳ２２では、把持位置姿勢候補の各々の姿勢に対応したグリッパーモデル２０（図３Ａ）を正射影画像５０上に投影（正射影）し、フィルタ画像を生成する。本変形例では、フィルタ画像はψの候補数と同一だけ生成される。図１５は、フィルタ画像６０の一例を示す図である。図中のＤは、一対の把持爪１４３間の距離に相当し、ＴおよびＷは把持爪１４３の厚さおよび幅に相当する（図２参照）。フィルタ画像６０は、グリッパーモデル２０の実体領域ＳＰ１に対応する実体画像６１と、把持領域ＳＰ２に対応する把持画像６２とを含む。

【0047】

ステップＳ２３では、フィルタ画像６０を用いて、各々の把持位置姿勢候補の高さｚａを演算する。例えば、フィルタ画像６０の中心と把持位置姿勢候補に対応する正射影画像５０上の画素の中心を一致させた際の、把持画像６２内に含まれる正射影画像５０中の最大画素値Ｚｂから把持深さＬａを減算した値（Ｚｂ−Ｌａ）を、把持位置姿勢候補の高さｚａとする。

【0048】

ステップＳ２４では、ステップＳ３と同様、各々の把持位置姿勢候補に対応する把持成功可能性Ｅを演算する。この場合、フィルタ画像６０のうちの実体画像６１内に含まれる正射影画像５０中の最大画素値が、把持位置姿勢候補の高さよりも大きいか否かを判定する。最大画素値がｚａよりも大きい場合には、把持爪１４３の下端が物品１７に衝突するため、把持成功可能性Ｅを０にする。これにより、把持成功可能性Ｅの演算を高速で行うことができ、グリッパー１４と物品１７の干渉の有無を短時間で判断することができる。

【0049】

なお、図４のステップＳ２では、（ｘ，ｙ，ｚ，φ，θ，ψ）の６自由度によりグリッパー１４の位置姿勢候補を設定するようにしたが、グリッパー１４の開放量ｄ、すなわち一対の把持爪１４３間の距離Ｄを調整可能である場合、開放量ｄを追加的なパラメータとして把持位置姿勢候補を設定することもできる。この場合、グリッパー１４の位置姿勢は、（ｘ，ｙ，ｚ，φ，θ，ψ，ｄ）の７自由度となる。

【0050】

図１６は、開放量ｄをパラメータとした把持位置姿勢候補の一例を示す平面図である。図１６には、３つの物品１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃが互いに異なる姿勢で示されている。すなわち、物品１７Ａの円柱部１７２は下方を向き、物品１７Ｂの円柱部１７２は上方を向き、物品１７Ｃの円柱部１７２は側方を向いている。物品１７Ａに対しては、グリッパー１４の開放量ｄを拡大することで、物品１７Ａを安定的に把持することができる。また、物品１７Ｂ，１７Ｃに対しては、開放量ｄを縮小することで、把持爪１４３が他の物品１７と干渉することなく、物品１７Ｂ，１７Ｃを把持することができる。なお、開放量ｄをパラメータとする場合、把持位置姿勢候補が多くなるため、図１４に示すように正射影画像５０を用いて把持位置姿勢候補を設定することが好ましい。これにより、把持成功可能性Ｅを高速で演算することができる。この場合、開放量ｄに応じて把持画像６２の大きさを増減したフィルタ画像６０を生成すればよい。このとき、生成するフィルタ画像６０の枚数は、ψの候補数×開放量ｄの候補数となる。

【0051】

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）三次元点空間にバラ積みされた複数の物品１７の表面位置を三次元測定機１１で測定して複数の三次元点３１の位置情報を取得し（ステップＳ１）、開放状態にあるグリッパー１４の実体領域ＳＰ１と把持領域ＳＰ２とを含むグリッパーモデル２０を設定し、グリッパー１４の位置および姿勢の候補として１以上の位置姿勢候補を設定し（ステップＳ２）、三次元測定機１１により取得された位置情報とグリッパーモデル２０とに基づき、位置姿勢候補の各々にグリッパー１４が配置されるときの物品１７の把持成功可能性Ｅを演算し（ステップＳ３）、把持成功可能性Ｅに基づき、位置姿勢候補の中から１以上の位置姿勢候補を選択してグリッパー位置姿勢として設定し（ステップＳ４）、このグリッパー位置姿勢へグリッパー１４を移動して物品１７を取出すようにロボット１２を制御した（ステップＳ７〜ステップＳ１３）。これにより、予め物品１７の情報を入力することなく、バラ積みされた物品１７をグリッパーで把持して取出すことができる。物品１７の情報を入力する必要がないため、多品種や不定形の物品１７であっても、物品１７を自動的に取出すことが可能である。

【0052】

これに対し、例えば、物品の三次元モデルパターンを用いて三次元パターンマッチングにより物品の位置を認識する方法（第１比較例による方法）では、三次元モデルパターンを作成する必要があり、手間を要する。とくに、物品が多品種の場合には、品種数分のモデルパターンを作成する必要があり、多大な手間が必要となる。さらに、第１比較例による方法には、本実施形態と比較した場合に以下のような問題点がある。不定形の物品は、三次元モデルパターンを作成できないので、その位置を認識することはできない。バラ積みされた物品１７は、三次元測定機１１に向いていない側の三次元点３１を取得できない上に、大きく傾いたり近隣の物品に邪魔されたりするため、撮影条件が悪い。このため、三次元パターンマッチングにより物品の三次元姿勢を決定できるほど質、量ともに十分な三次元点集合を得るのは困難であり、物品の位置姿勢の認識失敗や誤認識が発生したり、上方に位置する取出すべき物品の位置の認識に失敗し、下方に位置する物品の位置が先に認識されたりするおそれがある。誤認識された物品位置姿勢や下方にある物品位置を目掛けてロボット１２のグリッパー１４の位置姿勢を制御すると、物品１７を取損ねて装置の作業効率が落ちるばかりか、グリッパーと物品１７とが衝突してそれらを損傷させるおそれがある。損傷を回避しようとすると、ロボット１２の移動速度を遅くせざるを得ず、作業効率が悪化する。

【0053】

また、例えば、物品の把持される部分領域である把持部分領域を用いて物品の位置姿勢を認識し、把持位置姿勢を設定する方法（第２比較例による方法）では、予めユーザが物品の把持部分領域を教示する必要があり、手間を要する。また、物品の形状および姿勢によっては把持部分領域が三次元測定機側に露出していない場合があり、この場合には、物品を認識することができず、物品の取出しが困難である。物品の位置姿勢に拘わらずに物品を認識しようとすると、把持部分領域を複数教示する必要があり、多大な手間が必要となる。さらに、第２比較例による方法では、不定形の物品は把持部分領域を教示できないので、不定形の物品を取出すことはできない。

【0054】

（２）把持領域ＳＰ２の上面の中心位置４０と把持領域ＳＰ２内に存在する三次元点３１の重心位置４１との距離に基づいて把持成功可能性Ｅを演算すれば（上式(I)）、物品１７を一対の把持爪１４３で深く把持できる位置姿勢であり、かつ、一対の把持爪１４３の中央部で把持できる位置姿勢をグリッパー位置姿勢として設定することができる。このため、物品１７を安定的に把持することができる。把持領域ＳＰ２内の三次元点３１の分布、例えば平面度に基づいて把持成功可能性Ｅを演算すれば（上式(II)）、物品１７のより把持しやすい部分を把持することができる。

【0055】

（３）把持位置姿勢候補におけるグリッパー１４の実在領域ＳＰ１と物品１７またはコンテナ１６との干渉の有無を判定し、干渉している場合に把持成功可能性Ｅを０にすれば、グリッパー１４と物品１７またはコンテナ１６との衝突を避けることができる。これにより、物品１７を安定して取出すことができるとともに、グリッパー１４と物品１７およびコンテナ１６との損傷を防ぐことができる。

【0056】

これに対し、例えば物品の位置姿勢を認識し、その位置姿勢のみからグリッパー位置姿勢を求める場合（例えば第１比較例による方法）には、グリッパー位置姿勢にグリッパーを移動させた場合に他の物品がグリッパーと干渉し、把持対象となる物品を把持できないおそれがある。また、グリッパーと物品やコンテナが衝突し、グリッパー、物品、コンテナを破損するおそれもある。

【0057】

（４）グリッパー１４の把持位置姿勢候補の設定および把持成功可能性Ｅの演算を、三次元点３１とグリッパーモデル２０を投影した画像５０上で行うことで（図１３）、グリッパー位置姿勢を高速で設定することができる。この場合、三次元点３１とグリッパーモデル２０を正射影した画像５０及びフィルタ画像６０を用いて処理を行うので、次のような利点もある。通常の視点有の距離画像上では、隣り合う画素の実空間上における間隔は一定ではない。すなわち、実空間上における対象物が画素から離れているほど、対象物が縮小して画素上に現れる。このため、画素間の距離で実空間上におけるグリッパー１４の大きさを扱うことはできず、グリッパーモデルを距離画像上の大きさで表現する必要がある。しかしながら、グリッパー１４の大きさを距離画像上で表現すると、正確性に欠けるうえ、グリッパー位置姿勢の設定が難しくなる。この点、正射影画像５０を用いることで、隣り合う画素間の距離がそのまま実空間上の距離となり、グリッパーモデル２０の設定に実空間の単位を直接使用することができるので、グリッパー位置姿勢の設定が簡易である。

【0058】

（５）グリッパー１４の開放量が調整可能である場合、グリッパー１４を物品１７へ接近させる際のグリッパー１４の開放量ｄをパラメータとして把持位置姿勢候補を設定することで、物品１７の積載状態に応じてグリッパー１４の開放量ｄを最適化したグリッパー位置姿勢を求めることができる。これにより、グリッパー１４が取出すべき物品１７（対象物品）以外の物品１７と干渉することがなく、物品１７をより確実に取出すことができる。

【0059】

なお、複数の物品１７の表面位置を三次元測定機１１で測定して複数の三次元点３１の位置情報を取得し、開放状態にあるグリッパー１４の実体部分の領域である実体領域ＳＰ１と、実体領域ＳＰ１の内側の把持領域ＳＰ２とを含むグリッパーモデル２０を設定し、グリッパー１４の位置および姿勢の候補として１以上の位置姿勢候補を設定し、三次元測定機１１により取得された位置情報とグリッパーモデル２０とに基づき、位置姿勢候補の各々にグリッパー１４が配置されるときの、グリッパー１４による物品１７の把持成功可能性Ｅを演算し、把持成功可能性Ｅに基づき、位置姿勢候補の中から１以上の位置姿勢候補を選択してグリッパー位置姿勢として設定し、設定されたグリッパー位置姿勢へグリッパー１４を移動して物品１７を取出すようにロボット１２を制御するのであれば、開閉可能なグリッパー１４を有するロボット１２を用いて、三次元空間にバラ積みされた物品を取出す物品取出方法の構成はいかなるものでもよい。

【0060】

図１７は、図１のロボット制御装置１３の内部構成を示すブロック図である。ロボット制御装置１３は、把持部モデル設定部１３１と、位置姿勢候補設定部１３２と、把持可能性演算部１３３と、位置姿勢設定部１３４と、ロボット制御部１３５とを有する。

【0061】

上記実施形態では、一対（２指）の把持爪を有するグリッパー１４により物品１７を把持するようにしたが、グリッパー１４は３指以上でもよく、物品１７を把持する開閉可能な把持部の構成は上述したものに限らない。したがって、開放状態にある把持部の実体部分の領域である実体領域と、実体領域の内側の把持領域とを含む把持部モデルを設定する把持部モデル設定部１３１の構成も上述したものに限らない。

【0062】

上記実施形態では、６方向の自由度（ｘ，ｙ，ｚ，φ，θ，ψ）のうち１以上の自由度をパラメータとして、あるいはグリッパー１４の開放量ｄをパラメータとして、グリッパー１４の位置姿勢候補を設定するようにしたが（ステップＳ２）、把持部の位置および姿勢の候補として１以上の位置姿勢候補を設定する位置姿勢候補設定部１３２の構成はこれに限らない。

【0063】

例えば、三次元測定機１１により測定された複数の三次元点３１の中から、互いに近傍にある三次元点３１を連結してなる１以上の連結集合を求め、各連結集合に基づいてグリッパー１４の位置姿勢候補を設定するようにしてもよい。連結集合は、例えば、隣り合う第１三次元点３１と第２三次元点３１との間の距離が所定値以内であるときに、第１三次元点３１と第２三次元点３１とを互いに連結することで構成される。

【0064】

図１８は、連結集合３２の一例を示す図である。図１８に示すように複数の三次元点３１（３１１〜３１７で表す）が三次元測定機１１により測定され、このうち、３１１と３１２、３１２と３１３、３１３と３１４、及び３１５と３１６がそれぞれ所定距離内に存在するとき、これらは互いに連結される。この場合、３１２と３１３を介して３１１と３１４も連結されるため、３１１〜３１４は同一の連結集合３２１を構成する。一方、３１５と３１６は、３１１〜３１４のいずれにも連結されないため、別の連結集合３２２を構成する。３１７は、３１１〜３１６のいずれにも連結されないため、３１７のみで連結集合３２３を構成する。

【0065】

三次元的測定機１１によりバラ積みされた物品１７の表面が測定される場合、同一物品１７上における隣り合う三次元点３１（例えば図１８の３１３，３１４）は互いに近距離に位置する。これに対し、物品１７の境界部では隣り合う三次元点（例えば図１８の３１４，３１５）の位置が大きく変化する。したがって、三次元点３１３，３１４は同一の連結集合３２に属するのに対し、三次元点３１４，３１５は互いに異なる連結集合３２に属する。このため、連結集合３２を構成する３次元点間の最大距離や、連結集合３２の最小点数、最大点数等を適宜設定することで、連結集合３２を、単一の物品１７の表面形状とみなすことができる。

【0066】

連結集合３２に基づいてグリッパー１４の把持位置姿勢候補を設定する場合、例えば各連結集合３２を構成する三次元点３１の重心位置を把持位置姿勢候補の把持位置候補とする。そして、この把持位置候補において姿勢を変化させて、あるいは把持位置候補において所定の姿勢を組み合わせて、把持位置姿勢候補を設定する。なお、連結集合３２の重心位置を中心とした所定の範囲（探索範囲）内で把持位置姿勢候補を設定するようにしてもよく、連結集合３２を構成する三次元点３１が存在する領域を探索範囲として把持位置姿勢候補を設定してもよい。

【0067】

上記実施形態では、三次元測定機１１により取得された三次元点３１の位置情報とグリッパーモデル２０（把持部モデル）とに基づき、所定の演算式（式(I)，式(II)）を用いて、把持位置姿勢候補の各々にグリッパー１４が配置されるときの物品１７の把持成功可能性Ｅを演算するようにしたが、把持可能性演算部１３３の構成はこれに限らない。グリッパーモデル２０の実体領域ＳＰ１に物品１７が存在するか否かを判定し、物品１７が存在すると判定された把持位置姿勢候補における把持成功可能性Ｅを０にしたが、把持成功可能性Ｅを０ではなく低下させるようにしてもよい。

【0068】

上記実施形態では、グリッパー１４の実体領域ＳＰ１内にコンテナモデル１６１の実体領域ＳＰ３が存在するか否かを判定し、実体領域ＳＰ３が存在するときに把持成功可能性Ｅを０にしたが、把持成功可能性Ｅを０ではなく低下させるようにしてもよい。コンテナ１６（収容部）の形状は種々のものを採用することができ、収容部のモデルを設定する収容部モデル設定部としてのロボット制御装置１３の構成はいかなるものでもよい。

【0069】

上記実施形態（図１３）では、三次元測定機１１により測定された複数の三次元点３１を正射影して正射影画像５０を生成し、正射影画像５０上で位置姿勢候補を設定し、この位置姿勢候補と正射影画像５０上に正射影したフィルタ画像６０とに基づいて把持成功可能性Ｅを演算するようにしたが、正射影以外によって三次元点３１を画像上に投影してもよい。したがって、三次元点３１を平面上に投影した投影点に基づいて位置姿勢候補を設定し、グリッパーモデル２０等の把持部モデルを平面上に投影したフィルタ画素６０等の投影モデルと、投影点とに基づいて把持可能性Ｅを演算するのであれば、この実施形態は種々の変形が可能である。

【0070】

上記実施形態では、把持可能性演算部１３３で演算された把持可能性Ｅが最大または極大となる把持位置姿勢候補をグリッパー位置姿勢として設定したが、把持可能性演算部１３３により演算された把持成功可能性Ｅに基づき、位置姿勢候補設定部１３２により設定された位置姿勢候補の中から１つ以上の位置姿勢候補を選択し、把持部位置姿勢として設定するのであれば、位置姿勢設定部１３４の構成はいかなるものでもよい。

【0071】

上記実施形態では、グリッパー位置姿勢を矢印Ａ１，Ａ２で表し（図９）、このグリッパー位置姿勢にグリッパー１４を移動するようにしたが、位置姿勢設定部１３４により設定されたグリッパー位置姿勢（把持部位置姿勢）へグリッパー１４を移動して物品１７を取出すようにロボット１２を制御するのであれば、ロボット制御部１３５の構成はいかなるものでもよい。

【0072】

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態及び変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態及び変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0073】

１０ 物品取出装置
１１ 三次元測定機
１２ ロボット
１３ ロボット制御装置
１４ グリッパー
２０ グリッパーモデル
３１ 三次元点
１３１ 把持部モデル設定部
１３２ 位置姿勢候補設定部
１３３ 把持可能性演算部
１３４ 位置姿勢設定
１３５ ロボット制御部
ＳＰ１ 実体領域
ＳＰ３ 把持領域

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】