特許 6308423 把持方法および把持装置

(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】6308423

(24)【登録日】2018年3月23日

(45)【発行日】2018年4月11日

(54)【発明の名称】把持方法および把持装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20180402BHJP

【ＦＩ】

   B25J13/08 A

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-35665(P2014-35665)

(22)【出願日】2014年2月26日

(65)【公開番号】特開2015-160264(P2015-160264A)

(43)【公開日】2015年9月7日

【審査請求日】2016年12月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100097515

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 実

(74)【代理人】

【識別番号】100136700

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 俊博

(72)【発明者】

【氏名】中島 忠弘

(72)【発明者】

【氏名】柴崎 暢宏

【審査官】 松田 長親

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２６３４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２０２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６２６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６９１１０（ＪＰ，Ａ）

(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】

対象物の位置と姿勢を求めて対象物を把持する方法であって、
対象物を把持する把持部を有するロボットアームと、
対象物に照明を当てる照明装置と、
対象物を含む画像を生成する撮像装置と、
生成した画像に基づいて対象物の位置と姿勢を求める画像処理装置と、
求めた対象物の位置と姿勢に基づいて、対象物を把持するように前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、を用意し、
前記ロボットアームは、前記把持部が先端部に取り付けられた第１アーム部と、該第１アーム部の後端部に連結された第２アーム部とを含み、前記第１アーム部は、該第１アーム部の軸回りに前記第２アーム部に対し回転可能になっており、前記撮像装置と前記照明装置は前記第１アーム部に取り付けられ、前記撮像装置の撮像方向は、前記軸の方向であって前記第１アーム部の先端側を向いており、
（Ａ）対象物における特徴部の形状を表わす特徴形状データを予め作成し、
（Ｂ）前記照明装置により照明が当てられた対象物を、前記撮像装置により撮像して対象物を含む画像を生成し、
（Ｃ）前記画像処理装置により、生成した画像において、特徴形状データに整合する特徴部を特定するパターンマッチングを行い、
（Ｄ）パターンマッチングにより特徴部を特定できた場合に、前記画像処理装置により、特徴部に基づいて対象物の位置と姿勢を求め、
（Ｅ）前記制御部により、求めた対象物の位置と姿勢に基づいて、対象物を把持するように前記ロボットアームの動作を制御し、
前記（Ｃ）において、パターンマッチングにより特徴部を特定できなかった場合に、前記制御部が、前記第１アーム部を前記軸回りに前記第２アーム部に対し回転させることにより、前記撮像装置の撮像範囲内に前記（Ｂ）で撮像した対象物が存在する状態を保ちつつ、当該対象物と前記照明装置との相対位置および相対姿勢を変化させ、再び、前記（Ｂ）（Ｃ）を行う、ことを特徴とする把持方法。

【請求項2】

前記（Ｃ）のパターンマッチングにより特徴部を特定できなかった場合に、前記制御部により、前記第１アーム部を前記軸回りに前記第２アーム部に対し設定角だけ回転させ、再び、前記（Ｂ）（Ｃ）を行う、ことを特徴とする請求項１に記載の把持方法。

【請求項3】

対象物は、正多角形の上面を有し、この上面が鉛直方向を向くように、設置スペースに対象物が置かれており、
前記制御部により、前記ロボットアームを動作させて、対象物の上方に前記撮像装置を位置させ、この状態で、前記各（Ｂ）を行い、
前記設定角は、前記正多角形の一つの内角の半分の角度である、ことを特徴とする請求項２に記載の把持方法。

【請求項4】

対象物の位置と姿勢を求めて対象物を把持する装置であって、
対象物を把持する把持部を有するロボットアームと、
対象物に照明を当てる照明装置と、
該照明装置により照明が当てられた対象物を撮像して、対象物を含む画像を生成する撮像装置と、
生成した画像に基づいて対象物の位置と姿勢を求める画像処理装置と、
求めた対象物の位置と姿勢に基づいて、対象物を把持するように前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、を備え、
前記ロボットアームは、前記把持部が先端部に取り付けられた第１アーム部と、該第１アーム部の後端部に連結された第２アーム部とを含み、前記第１アーム部は、該第１アーム部の軸回りに前記第２アーム部に対し回転可能になっており、前記撮像装置と前記照明装置は前記第１アーム部に取り付けられ、前記撮像装置の撮像方向は、前記軸の方向であって前記第１アーム部の先端側を向いており、
前記画像処理装置は、
対象物における特徴部の形状を表わす特徴形状データを記憶する記憶部と、
前記撮像装置が生成した画像において、特徴形状データに整合する特徴部を特定するパターンマッチングを行うマッチング処理部と、
パターンマッチングにより特徴部を特定できた場合に、特徴部に基づいて対象物の位置と姿勢を求める位置姿勢取得部と、を有し、
前記マッチング処理部が、パターンマッチングにより特徴部を特定できなかった場合に、前記制御部が、前記第１アーム部を前記軸回りに前記第２アーム部に対し回転させることにより、前記撮像装置により撮像した前記対象物が前記撮像装置の撮像範囲内に存在する状態を保ちつつ、当該対象物と前記照明装置との相対位置および相対姿勢を変化させ、前記撮像装置に対象物を再び撮像させ、これにより生成された画像に対し、前記マッチング処理部は再びパターンマッチングを行う、ことを特徴とする把持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対象物の位置と姿勢を求めて対象物を把持する方法と装置に関する。

【背景技術】

【0002】

対象物を把持する把持装置は、例えば機械の部品である対象物を把持して、別の場所へ移動させたり、他の部品に組み付けたりするロボットである。

【0003】

把持装置は、記憶部と撮像装置とマッチング処理部と位置姿勢取得部と制御部とロボットアームと把持部を有する。記憶部は、対象物の形状データを記憶している。撮像装置は、対象物を含む領域を撮像することにより画像を生成する。マッチング処理部は、生成された画像において、記憶部内の対象物の形状データに基づいて、パターンマッチングにより対象物を特定する。位置姿勢取得部は、特定された対象物に基づいて対象物の位置と姿勢を求める。制御部は、求めた対象物の位置と姿勢に基づいて、対象物を把持するようにロボットアームの動作を制御する。ロボットアームは、制御部に制御されることにより、その先端部に取り付けられた把持部により対象物を把持する。把持部は、例えば、対象物を挟んで把持する複数の爪や、対象物に吸着して対象物を把持するバキュームカップなどである。

【0004】

下記の特許文献１では、対象物の上面に穴が形成されている場合に、次のように対象物を把持している。記憶部は、対象物の外形形状と対象物における穴の位置とを記憶している。撮像装置は、対象物を上方から撮像することにより、対象物を含む領域を撮像する。マッチング処理部は、記憶部のデータに基づいて、パターンマッチングにより、撮像装置により得た画像において対象物の穴の位置を推定する。位置姿勢取得部は、推定した穴の位置に探索範囲を狭めて、穴の位置を高精度に求め、対象物の位置と姿勢を求める。制御部は、求めた対象物の位置と姿勢に基づいて、対象物を把持するようにロボットアームの動作を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−２２０２４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

パターンマッチングにおいて、対象物の特徴部（特許文献１では、複数の穴）を利用することにより、精度よく対象物の位置と姿勢を求めることができる。この場合には、対象物の特徴部（例えば穴）が画像に明瞭に写っている必要がある。

【0007】

しかし、対象物の表面における照明状態の不良により、得られた画像において対象物の特徴部が明瞭に写っていないことがある。例えば、対象物の表面において、特徴部に照明が十分に当たらないことにより、または、特徴部からの照明の反射光が強くなり過ぎることにより、画像において対象物の特徴部が明瞭に写っていないことがある。このような対象物の表面における照明状態の不良は、対象物と撮像装置と照明装置の位置関係によって生じる。このように、画像において特徴部が明瞭に写っていない場合には、パターンマッチングにより、対象物の特徴部を特定できない。

【0008】

そこで、本発明の目的は、対象物に照明を当て、対象物を撮像して画像を生成し、この画像から、パターンマッチングにより対象物の特徴部を特定し、特定した特徴部から対象物の位置と姿勢を求め、求めた対象物の位置と姿勢に基づいて対象物を把持することにおいて、対象物の表面における照明状態の不良によりパターンマッチングが失敗した場合に、照明状態を改善することにより、パターンマッチングで対象物の特徴部を特定できるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述の目的を達成するため、本発明によると、対象物の位置と姿勢を求めて対象物を把持する方法であって、
対象物を把持する把持部を有するロボットアームと、
対象物に照明を当てる照明装置と、
対象物を含む画像を生成する撮像装置と、
生成した画像に基づいて対象物の位置と姿勢を求める画像処理装置と、
求めた対象物の位置と姿勢に基づいて、対象物を把持するようにロボットアームの動作を制御する制御部と、を用意し、
撮像装置は、ロボットアームに取り付けられており、
（Ａ）対象物における特徴部の形状を表わす特徴形状データを予め作成し、
（Ｂ）照明装置により照明が当てられた対象物を、撮像装置により撮像して対象物を含む画像を生成し、
（Ｃ）画像処理装置により、生成した画像において、特徴形状データに整合する特徴部を特定するパターンマッチングを行い、
（Ｄ）パターンマッチングにより特徴部を特定できた場合に、画像処理装置により、特徴部に基づいて対象物の位置と姿勢を求め、
（Ｅ）制御部により、求めた対象物の位置と姿勢に基づいて、対象物を把持するようにロボットアームの動作を制御し、
前記（Ｃ）において、パターンマッチングにより特徴部を特定できなかった場合に、前記（Ｂ）で撮像した対象物が撮像装置の撮像範囲内に存在し、照明装置による照明がこの対象物に当たる状態を保ちつつ、この対象物と撮像装置と照明装置との間の相対位置または相対姿勢が変わるように、制御部によりロボットアームを動作させ、再び、前記（Ｂ）（Ｃ）を行う、ことを特徴とする把持方法が提供される。

【0010】

本発明の好ましい実施形態によると、ロボットアームは、前記把持部が先端部に取り付けられた第１アーム部と、第１アーム部の後端部に連結された第２アーム部を有し、第１アーム部には、撮像装置が取り付けられており、第１アーム部は、第１アーム部の軸回りに、第２アーム部に対し回転可能になっており、
前記（Ｃ）のパターンマッチングにより特徴部を特定できなかった場合に、制御部により、第１アーム部を、第２アーム部に対して、第１アーム部の軸回りに設定角だけ回転させ、再び、前記（Ｂ）（Ｃ）を行う。

【0011】

好ましくは、対象物は、正多角形の上面を有し、この上面が鉛直方向を向くように、設置スペースに対象物が置かれており、
制御部により、ロボットアームを動作させて、対象物の上方に撮像装置を位置させ、この状態で、前記各（Ｂ）を行い、
前記設定角は、前記正多角形の一つの内角の半分の角度である。

【0012】

好ましくは、照明装置は、ロボットアームに固定されている。

【0013】

また、上述の目的を達成するため、本発明によると、対象物の位置と姿勢を求めて対象物を把持する装置であって、
対象物を把持する把持部を有するロボットアームと、
対象物に照明を当てる照明装置と、
照明装置により照明が当てられた対象物を撮像して、対象物を含む画像を生成する撮像装置と、
生成した画像に基づいて対象物の位置と姿勢を求める画像処理装置と、
求めた対象物の位置と姿勢に基づいて、対象物を把持するようにロボットアームの動作を制御する制御部と、を備え、
撮像装置は、ロボットアームに取り付けられており、
画像処理装置は、
対象物における特徴部の形状を表わす特徴形状データを記憶する記憶部と、
撮像装置が生成した画像において、特徴形状データに整合する特徴部を特定するパターンマッチングを行うマッチング処理部と、
パターンマッチングにより特徴部を特定できた場合に、特徴部に基づいて対象物の位置と姿勢を求める位置姿勢取得部と、を有し、
マッチング処理部が、パターンマッチングにより特徴部を特定できなかった場合に、撮像装置により撮像した前記対象物が撮像装置の撮像範囲内に存在し、照明装置による照明がこの対象物に当たる状態を保ちつつ、この対象物と撮像装置と照明装置との間の相対位置または相対姿勢が変わるように、制御部は、ロボットアームを動作させ、撮像装置に対象物を再び撮像させ、これにより生成された画像に対し、マッチング処理部は再びパターンマッチングを行う、ことを特徴とする把持装置が提供される。

【発明の効果】

【0014】

本発明によると、次のように、対象物の表面における照明状態の不良によりパターンマッチングが失敗した場合に、照明状態を改善することにより、パターンマッチングで対象物の特徴部を特定できる。対象物の表面における照明状態の不良によりパターンマッチングが失敗した場合に、撮像装置により撮像した前記対象物が撮像装置の撮像範囲内に存在し、照明装置による照明がこの対象物に当たる状態を保ちつつ、この対象物と撮像装置と照明装置との間の相対位置または相対姿勢が変わるように、制御部により、撮像装置が取り付けられたロボットアームを動作させる。したがって、対象物の表面における照明状態を改善することができる。よって、再度の撮像により得られた画像において、パターンマッチングで対象物の特徴部を特定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】（Ａ）は、本発明の実施形態による把持装置を示し、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。

【図2】本発明の実施形態による把持方法を示すフローチャートである。

【図3】（Ａ）は、図１（Ａ）のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線矢視図に相当する画像であり、（Ｂ）は、図１（Ａ）の状態から撮像装置を回転させて撮像した画像を示す。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

【0017】

図１（Ａ）は、本発明の実施形態による把持装置１０を示す。把持装置１０は、対象物１の位置と姿勢を求めて対象物１を把持するように構成されている。把持装置１０は、ロボットアーム３と、撮像装置５と、画像処理装置７と、制御部９と、照明装置１１とを備える。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図であり、撮像装置５と照明装置１１のみを示す。

【0018】

ロボットアーム３は、対象物１を把持する把持部１３と、把持部１３が先端部に取り付けられた第１アーム部１５とを有する。把持部１３は、図１（Ａ）の例では、開閉動作する複数の爪１３ａを有する。複数の爪１３ａは、閉じられることにより、対象物１を挟んで把持し、開かれることにより、把持していた対象物１を解放する。

【0019】

本実施形態によると、ロボットアーム３は、第１アーム部１５の後端部に先端部が連結された第２アーム部１６を有する。第１アーム部１５は、第１回転軸Ｃ１回りに、第２アーム部１６に対し回転可能になっている。第１回転軸Ｃ１は、第１アーム部１５の軸に一致している。

【0020】

図１（Ａ）の例では、ロボットアーム３は、さらに、第３アーム部１７と、第４アーム部１８と、第５アーム部１９と、第６アーム部２０とを有する。

【0021】

第２アーム部１６の後端部に、第３アーム部１７の先端部が連結されている。第２アーム部１６は、第２回転軸Ｃ２回りに、第３アーム部１７に対して回転可能になっている。第２回転軸Ｃ２は、第２アーム部１６と第３アーム部１７の連結部を通り、第２アーム部１６の軸方向と直交する。

【0022】

第３アーム部１７の後端部に、第４アーム部１８の先端部が連結されている。第３アーム部１７は、第３回転軸Ｃ３回りに、第４アーム部１８に対して回転可能になっている。第３回転軸Ｃ３は、第３アーム部１７の軸と一致する。

【0023】

第４アーム部１８の後端部に、第５アーム部１９の先端部が連結されている。第４アーム部１８は、第４回転軸Ｃ４回りに、第５アーム部１９に対して回転可能になっている。第４回転軸Ｃ４は、第４アーム部１８と第５アーム部１９の連結部を通り、第４アーム部１８の軸方向と直交する。

【0024】

第５アーム部１９の後端部に、第６アーム部２０の先端部が連結されている。第５アーム部１９は、第５回転軸Ｃ５回りに、第６アーム部２０に対して回転可能になっている。第５回転軸Ｃ５は、第５アーム部１９と第６アーム部２０の連結部を通り、第５アーム部１９の軸方向と直交する。

【0025】

第６アーム部２０は、第６回転軸Ｃ６回りに、基台２１に対し回転可能になっている。第６回転軸Ｃ６は、第６アーム部２０の軸であり鉛直方向を向いている。なお、基台２１は静止している。

【0026】

撮像装置５は、対象物１を撮像することにより対象物１を含む画像を生成する。本実施形態では、撮像装置５の撮像方向が第１アーム部１５の先端側を向くように、撮像装置５が第１アーム部１５に取り付けられている。

【0027】

画像処理装置７は、撮像装置５により生成された画像に基づいて対象物１の位置と姿勢を求める。画像処理装置７は、記憶部７ａと、マッチング処理部７ｂと、位置姿勢取得部７ｃとを有する。記憶部７ａは、対象物１における特徴部の形状を表わす特徴形状データを記憶する。記憶部７ａは、対象物１の全体を表す全体形状データも記憶していてもよい。マッチング処理部７ｂは、撮像装置５により生成された画像において、特徴形状データに整合する特徴部を特定するパターンマッチングを行う。このパターンマッチングは、全体形状データも用いて行われてよい。パターンマッチングにより、画像において対象物１の特徴部を特定できた場合に、位置姿勢取得部７ｃは、特定された特徴部に基づいて対象物１の位置と姿勢を精密に求める。

【0028】

特徴部は、その姿勢（向き）が特定できる形状を有している。したがって、位置姿勢取得部７ｃは、特定された特徴部の姿勢を求め、対象物１の姿勢（向き）を求めることができる。例えば、特徴部は、複数の穴からなっていてよい。後述する図３（Ａ）では、特徴部は、４つの穴１ｂからなる。

【0029】

制御部９は、画像処理装置７により求めた対象物１の位置と姿勢に基づいて、対象物１を把持するようにロボットアーム３の動作を制御する。図１（Ａ）の例では、各アーム部１５、１６、１７、１８、１９、２０を、それぞれ、各回転軸Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６回りに回転させる複数の駆動装置の一部または全部を制御する。これにより、把持部１３が対象物１を把持できる位置に、把持部１３を移動させる。次いで、制御部９は、対象物１を把持するように把持部１３の動作を制御する。

【0030】

照明装置１１は、第１アーム部１５に取り付けられ、対象物１に照明を当てる。本実施形態では、照明装置１１は、第１アーム部１５に固定された状態で、第１アーム部１５の先端側に照明光を発するようになっている。したがって、照明装置１１は、第１アーム部１５の先端側における領域を照らす。図１の例では、照明装置１１は、適宜の手段により撮像装置５に取り付けられていることにより、第１アーム部１５に固定されている。

【0031】

図２は、本発明の実施形態による把持方法を示すフローチャートである。この方法は、上述の把持装置１０を用いて行われる。

【0032】

ステップＳ１において、ロボットアーム３の動作により、対象物１を撮像できる位置へ撮像装置５を移動させる。好ましくは、ステップＳ１では、図１（Ａ）に示すように、ロボットアーム３の動作により、第１アーム部１５の軸を鉛直方向にし、かつ、第１アーム部１５を、撮像する対象物１の上方に位置させる。ステップＳ１において、ロボットアーム３の動作は、制御部９により制御される。

【0033】

ステップＳ２において、撮像装置５により、照明装置１１により照明が当てられた対象物１を撮像することにより対象物１を含む画像を生成する。本実施形態によると、ステップＳ２では、撮像装置５の撮像方向は、第１アーム部１５の軸方向であって第１アーム部１５の先端側を向いている。ステップＳ２において、撮像装置５による撮像は、制御部９に制御される。

【0034】

ステップＳ３において、マッチング処理部７ｂにより、特徴形状データに整合する特徴部を特定するパターンマッチングを行う。ステップＳ３において、特徴部を特定できなかった場合には、ステップＳ４へ進み、特徴部を特定できた場合には、ステップＳ６へ進む。

【0035】

ステップＳ４において、制御部９は、同じ対象物１についてステップＳ２を、設定回数だけ行ったかを判断する。この判断が肯定である場合には、エラーであるとして、当該対象物１を把持するための図２のフローを終える。この場合、別の対象物１について、図２のフローをステップＳ１から開始してもよい。ステップＳ４の判断が否定である場合には、ステップＳ５へ進む。

【0036】

ステップＳ５において、本実施形態では、制御部９により、第１アーム部１５をその軸回りに設定角だけ回転させ、ステップＳ２へ戻る。この設定角は、３６０度より小さい角度であり、一例では、１８０度より小さい角度であり、好ましくは、４５度以下の角度である。

【0037】

ステップＳ５によって、この対象物１と撮像装置５と照明装置１１との間の相対位置または相対姿勢は変わるが、前回のステップＳ２で撮像した対象物１が撮像装置５の撮像範囲内に存在し、照明装置１１による照明がこの対象物１に当たる状態は保たれる。

【0038】

ステップＳ６において、画像処理装置７により、直前のステップＳ３で特定した特徴部に基づいて対象物１の位置と姿勢を求める。すなわち、位置姿勢取得部７ｃは、特徴部の位置を求めることにより対象物１の位置を求めるとともに、特徴部の向きを求めることにより、対象物１の向き（姿勢）を求める。この時、位置姿勢取得部７ｃは、対象物１の位置（対象物１における基準点）と、対象物１における特徴部との既知の相対位置および相対姿勢に基づいて、対象物１の位置と姿勢を求める。

【0039】

ステップＳ７において、制御部９により、求めた対象物１の位置と姿勢に基づいて、対象物１を把持するようにロボットアーム３の動作を制御する。

【0040】

対象物１が正多角形の上面１ａを有し、この上面１ａが鉛直方向を向くように、設置スペースに置かれている場合には、次のようにするのがよい。ステップＳ１において、制御部９は、ロボットアーム３を動作させて、対象物１の上方に撮像装置５を位置させる。この状態で、ステップＳ２において、制御部９は、対象物１の上面１ａを含む領域を上方から（好ましくは鉛直方向に）撮像装置５に撮像させる。ステップＳ３のパターンマッチングにより特徴部を特定できなかった場合には、ステップＳ５における上述の設定角が、前記正多角形の一つの内角の半分の角度であるとして、上述のステップＳ５を行う。これにより、撮像装置５および照明装置１１に対する対象物１の上面１ａの位置または姿勢が最も大きく変わるので、対象物１の上面１ａにおいて、照明装置１１による照明状態が最も大きく変わる。したがって、次のステップＳ３で特徴部を特定できる可能性が高くなる。この場合、ステップＳ５を２回行うと、撮像装置５および照明装置１１と対象物１の上面１ａ（正多角形）との相対位置または相対姿勢は、元に近い状態に戻るので、上述のステップＳ４における設定回数は２回にするのがよい。

【0041】

このように、対象物１が正多角形の上面１ａを有し、この上面１ａが鉛直方向を向くように、設置スペースに置かれている場合の一例を説明する。この例では、図３（Ａ）に示すように、対象物１が正方形の上面１ａを有し、特徴部は、この正方形の４つの頂点近傍にそれぞれ形成された４つの穴１ｂからなる。図３（Ａ）は、図１（Ａ）のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線矢視図に相当し、１回目のステップＳ２で得られた画像を示す。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）と同じ対象物１を示すが、２回目のステップＳ２で得られた画像を示す。すなわち、図３（Ａ）の画像では、対象物１の上面１ａにおいて、照明の当たりが、他の部分より弱い部分Ｘがあるため、１回目のステップＳ３で対象物１の特徴部（複数の穴１ｂ）を特定できず、ステップＳ５で、第１アーム部１５をその軸Ｃ１回りに設定角（４５度）だけ回転させ、その後、２回目のステップＳ２で得た画像が図３（Ｂ）である。図３（Ｂ）では、対象物１の上面１ａの全範囲において、照明が適切に当たっているので、２回目のステップＳ３で特徴部を特定することができる。

【0042】

なお、ステップＳ５において、３次元空間における撮像装置５の位置が変わらないように、第１アーム部１５をその軸回りに設定角だけ回転させてもよい。図１（Ａ）の例では、第１アーム部１５を、第２アーム部１６に対して第１回転軸Ｃ１回りに回転させると３次元空間における撮像装置５の位置が変化する。したがって、ステップＳ５において、第１アーム部１５を、第２アーム部１６に対して第１回転軸Ｃ１回りに回転させることに加えて、ロボットアーム３における第１アーム部１５以外の部分も動作させることより、撮像装置５の位置が変わらないようにする。その結果、ステップＳ５を行っても、撮像装置５の撮像範囲内（好ましくは、撮像範囲の中央）に、対象物１がより確実に位置する。

【0043】

上述した本発明の実施形態の把持装置１０と把持方法によると、以下の効果が得られる。

【0044】

次のように、対象物１の表面における照明状態の不良によりパターンマッチングが失敗した場合に、照明状態を改善することにより、パターンマッチングで対象物１の特徴部を特定できる。対象物１の表面における照明状態の不良によりパターンマッチングが失敗した場合に、前回のステップＳ２で撮像した対象物１が撮像装置５の撮像範囲内に存在し、照明装置１１による照明がこの対象物１に当たる状態を保ちつつ、撮像装置５を設定角だけ回転させるようにロボットアーム３を動作させる。これにより、対象物１と照明装置１１と撮像装置５との間における相対位置または相対姿勢を変えることができる。したがって、対象物１の表面における照明状態を改善することができる。よって、再度の撮像により得られた画像において、パターンマッチングで対象物１の特徴部を特定することができる。

【0045】

また、次のように、第１アーム部１５の回転による撮像範囲の変化を小さく抑えることができる。撮像装置５は、撮像方向が第１アーム部１５の先端側を向くように、第１アーム部１５に、その軸Ｃ１の近傍位置にて取り付けられている。したがって、第１アーム部１５がその軸Ｃ１回りに回転しても、撮像装置５による撮像範囲の変化を小さく抑えることができる。

【0046】

第１アーム部１５は、第１アーム部１５の軸Ｃ１回りに、第２アーム部１６に対し回転可能になっているので、軸Ｃ１回りの第１アーム部１５の回転という簡単な動作により、対象物１と照明装置１１と撮像装置５との間における相対位置または相対姿勢を変えることができる。

【0047】

対象物１を照らす照明装置１１が、第１アーム部１５に固定されているので、第１アーム部１５の回転により、対象物１における特徴部と照明装置１１との相対位置または相対姿勢を変えることができる。

【0048】

図３（Ａ）を参照して上述したように、対象物１の上面１ａが正多角形である場合に、ステップＳ５における上述の設定角が、前記正多角形の一つの内角の半分の角度であるとして、上述のステップＳ５を行う。これにより、撮像装置５および照明装置１１に対する対象物１の上面１ａの位置または姿勢を最も大きく変えることができる。したがって、対象物１の上面１ａにおいて、照明装置１１による照明状態を最も大きく変えることができる。よって、次のステップＳ３で特徴部を特定できる可能性を高くすることができる。

【0049】

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変更例１、２の一方または両方を採用してもよい。この場合、他の点は、上述と同じである。

【0050】

（変更例１）
上述では、照明装置１１は、第１アーム部１５に固定されていたが、照明装置１１は、ロボットアーム３以外の構造体に固定されていてもよい。この構造体は静止していてよい。
代わりに、照明装置１１は、ロボットアーム３の他の部分に取り付けられていてもよい。この場合、ステップＳ５においてロボットアーム３の動作により撮像装置５が回転した後においても、前回のステップＳ２で撮像した対象物１に、照明装置１１が照明を当てられるように、制御部９は、ステップＳ５でロボットアーム３を動作させる。

【0051】

（変更例２）
上述では、ステップＳ５において、第１アーム部１５の軸Ｃ１回りに（軸Ｃ１を中心として）、第１アーム部１５を第２アーム部１６に対して回転させていたが、本発明はこれに限定されない。

【0052】

すなわち、本発明では、ステップＳ５において、前回のステップ２で撮像装置５により撮像した対象物１が、撮像装置５の撮像範囲内に存在する状態を保ちつつ、かつ、この対象物１と撮像装置５と照明装置１１との間の相対位置または相対姿勢が変わるように、制御部９は、ロボットアーム３を動作させさえすればよい。このようなロボットアーム３の動作により、撮像装置５は、回転と平行移動の一方または両方を行う。

【0053】

この場合、撮像装置５は、ロボットアーム３において上述の第１アーム部１５以外の位置に設けられていてもよく、また、ロボットアーム３の構成は、上述の構成以外のものであってもよい。

【符号の説明】

【0054】

１ 対象物、１ａ 上面、１ｂ 穴、３ ロボットアーム、５ 撮像装置、７ 画像処理装置、７ａ 記憶部、７ｂ マッチング処理部、７ｃ 位置姿勢取得部、９ 制御部、１０ 把持装置、１１ 照明装置、１３ 把持部、１３ａ 爪、１５〜２０ アーム部、２１ 基台、Ｃ１〜Ｃ６ 回転軸

【図1】

【図2】

【図3】