特開 2024-157810 ロボット制御装置及びロボット制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157810

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】ロボット制御装置及びロボット制御方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20241031BHJP

【ＦＩ】

B25J13/08 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023072401

(22)【出願日】2023-04-26

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000925

【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】梁 宰誠

(72)【発明者】

【氏名】萩原 大佑

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS04

3C707KS03

3C707KS04

3C707KS07

3C707KS09

3C707KS36

3C707KT03

3C707KT06

3C707KT11

3C707LV07

(57)【要約】

【課題】物品の形状が一定でない場合でも、ロボットがプレイスする高さを正確に推定できるようにする。
【解決手段】物品をロボットがピックする前の画像と、物品をロボットがピックした後の画像を取得し、取得したピックする前の画像から生成した点群画像から、把持対象物品の第１の面を認識し、取得したピックした後の画像から生成した点群画像から、第１の面が所定の方向に投影された領域の部分点群を取得する画像処理部と、画像処理部で得た部分点群からピック前後の距離変化から第１の距離を算出するピック状態算出部と、第１の距離に基づきロボットが物品をプレイスする高さを算出する高さ算出部とを備える。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の物品をピック位置でピックして、プレイス位置でプレイスするロボットを制御するロボット制御装置であって、
前記物品を前記ロボットがピックする前の画像と、前記物品を前記ロボットがピックした後の画像を取得し、取得したピックする前の画像から生成した点群画像から、把持対象物品の第１の面を認識し、取得したピックした後の画像から生成した点群画像から、前記第１の面が所定の方向に投影された領域の部分点群を取得する画像処理部と、
前記画像処理部で得た前記部分点群からピック前後の距離変化から第１の距離を算出するピック状態算出部と、
前記第１の距離に基づき前記ロボットが前記物品をプレイスする高さを算出する高さ算出部と、を備える
ロボット制御装置。

【請求項2】

前記ピック状態算出部は、前記部分点群を所定のサイズの格子状に分割し、分割した各格子に含まれる点群から、前記第１の面に最も近い点を近傍点として抽出して、前記第１の距離を算出する
請求項１に記載のロボット制御装置。

【請求項3】

前記高さ算出部は、各近傍点と前記第１の面との距離の最大値と最小値から所定の区分のヒストグラムを作成し、
前記ヒストグラムの所定の順位の階級値を、前記第１の距離として算出する
請求項２に記載のロボット制御装置。

【請求項4】

前記ヒストグラムの最大値に近い区間の値が他の区間と比べて相対的に大きいかを出力する
請求項３に記載のロボット制御装置。

【請求項5】

前記高さ算出部は、前記ヒストグラムの最大値に近い区間の値が他の区間と比べて相対的に大きくない場合に、前記部分点群を所定のサイズの格子状に分割した各格子に含まれる点群から、前記第１の面に最も近い点と前記第１の面との距離を検出し、
前記各格子に対して検出した各距離の平均値に基づき、前記ロボットが前記物品をプレイスする位置を算出する
請求項４に記載のロボット制御装置。

【請求項6】

前記高さ算出部は、前記ヒストグラムの最大値に近い区間の値が他の区間と比べて相対的に大きい場合に、前記部分点群を所定のサイズの格子状に分割する際の分割数を下げ、前記ヒストグラムの最大値に近い区間の値が他の区間と比べて相対的に大きくない場合に、前記部分点群を所定のサイズの格子状に分割する際の分割数を下げる
請求項４に記載のロボット制御装置。

【請求項7】

前記高さ算出部は、前記部分点群の中の前記第１の面に最も近い近傍点と前記第１の面との距離、又は前記部分点群と前記第１の面との距離の平均距離を検出し、
前記近傍点と前記第１の面との距離又は前記平均距離に基づき前記ロボットが前記物品をプレイスする高さを算出する
請求項１に記載のロボット制御装置。

【請求項8】

所定の物品をピック位置でピックして、プレイス位置でプレイスするロボットを制御するロボット制御方法であって、
前記物品を前記ロボットがピックする前の画像と、前記物品を前記ロボットがピックした後の画像を取得し、取得したピックする前の画像から生成した点群画像から、把持対象物品の第１の面を認識し、取得したピックした後の画像から生成した点群画像から、前記第１の面が所定の方向に投影された領域の部分点群を取得する画像処理と、
前記画像処理により得た前記部分点群からピック前後の距離変化から第１の距離を算出するピック状態算出処理と、
前記第１の距離に基づき前記ロボットが前記物品をプレイスする高さを算出する高さ算出処理と、を含む
ロボット制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボット制御装置及びロボット制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ロボットによる物品の搬送作業が様々な分野で行われている。例えば、医療検査室などの検体の仕分け作業に、ロボットを導入することが行われている。この場合、ロボットアームは検体を把持するためのハンドを有する。ロボットアームのハンドは、バラ積み状態の物品(試験管など)を把持し、指定場所にセットする作業を高い確実性でかつ高スループットで実行できることが求められる。特に、多数の物品がバラ積み状態で重なって置かれている場合、１つ１つの物品の高さは異なり、ロボットは把持する物品の高さを正確に検知しないと、把持することができない。

【0003】

特許文献１には、移載対象ワークの高さを正確に計測することができる移載対象ワーク高さ計測システムにおいて、直方体形状の物品の高さを推定する技術が記載されている。すなわち、特許文献１には、荷積みされた複数のワークの三次元点群情報を取得するとともに、移載対象ワークを仮移動させた後の荷積みされた複数のワークの三次元点群情報を取得する撮像部と、この撮像部で取得された三次元点群情報からワークの高さを計測する際に必要な当該ワークの平面を取得する際に用いられる平面フィッティングの対象となる三次元点群情報を選別する箱の高さ推定部とを有する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－３６２０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

直方体形状の物品の高さを推定する既存の技術では、物品として箱物が対象となっており、把持後の点群から下・横側の平面を推定して、これを元に直方体形状の高さを推定している。しかしながら、推定対象となる物品が袋物やパウチ包装された物品の場合、物品の形が変形して一定ではないため、下側の平面が一意に決まらない。したがって、変形する可能性がある物品が積み重なっている状況では、物品の高さを正しく推定できないという問題がある。

【0006】

本発明は、かかる点に鑑み、物品の形状が一定でない場合でも、ロボットがプレイスする高さを正確に推定することができるロボット制御装置及びロボット制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、本発明のロボット制御装置は、所定の物品をピック位置でピックして、プレイス位置でプレイスするロボットを制御するロボット制御装置であって、物品をロボットがピックする前の画像と、物品をロボットがピックした後の画像を取得し、取得したピックする前の画像から生成した点群画像から、把持対象物品の第１の面を認識し、取得したピックした後の画像から生成した点群画像から、第１の面が所定の方向に投影された領域の部分点群を取得する画像処理部と、画像処理部で得た部分点群からピック前後の距離変化から第１の距離を算出するピック状態算出部と、第１の距離に基づきロボットが物品をプレイスする高さを算出する高さ算出部と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ピックしてプレイスする物品がバラ積みや斜めになった状況で積まれていても、ロボットのアームの手先の高さ位置を正しく推定できるようになる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施の形態例によるシステム全体の例を示す構成図である。

【図2】本発明の一実施の形態例によるロボット制御装置の構成例を示すブロック図である。

【図3】本発明の一実施の形態例によるロボット制御装置の処理例を示すフローチャートである。

【図4】本発明の一実施の形態例による対象物のピック・プレイス過程（ピックする前）の一例を示す図である。

【図5】本発明の一実施の形態例による対象物のピック・プレイス過程（ピックした後）の一例を示す図である。

【図6】本発明の一実施の形態例による対象物のプレイス高さの例を示す図である。

【図7】本発明の一実施の形態例による対象物の適切なプレイス高さを推定する処理例を示す図である。

【図8】本発明の一実施の形態例によるヒストグラムの例を示す図である。

【図9】本発明の一実施の形態例によるヒストグラムの解析処理の例を示すフローチャートである。

【図10】本発明の一実施の形態例による対象物の高さ推定の別の例（その１）を図である。

【図11】本発明の一実施の形態例による対象物の高さ推定の別の例（その２）を図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施の形態例（以下、「本例」と称する）によるロボット制御装置及びロボット制御方法を、添付図面を参照して説明する。

【0011】

［システム構成］
図１は、本例のロボット制御装置２００により制御されるロボット１００の全体構成例を示す。
図１に示すように、本例のロボット１００は、把持装置として構成され、対象物１０３をピックしてプレイスするマニピュレータとしてのアーム１０１を備えている。そして、アーム１０１の先端には、対象物１０３を吸着するハンド１０２が設置され、アーム１０１の近傍には、３次元点群情報取得装置としてのカメラ１０４が設置されている。
図１の例では、ピックコンテナ１０５の中にある対象物１０３をピックし、ピックした対象物１０３をプレイスコンテナ１０６に適切な高さでプレイスする。カメラ１０４は、ピックコンテナ１０５の中を真上から撮影するようにしている。

【0012】

カメラ（３次元点群情報取得装置）１０４は、作業空間の全体又は一部の領域から、対象物の状態を示す物体情報を取得する。カメラ１０４としては、撮影した画像内の各箇所までの距離が取得可能なものが利用される。カメラ１０４が取得する物体情報には、対象物の大きさ、形状、姿勢、及び配置等に関するデータが含まれる。
なお、ロボット１００は、同一種類の物体情報を取得する物体情報取得装置を複数有してもよいし、また、異なる種類の物体情報を取得する物体情報取得装置を複数有してもよい。

【0013】

アーム１０１は、リンク及びジョイントから構成される。アーム１０１は、ジョイントを支点にリンクを所定の方向に移動させるための不図示の駆動装置を有する。

【0014】

ハンド１０２は、対象物１０７を吸着するための吸着棒などを有する。なお、ここでは吸着により物体を保持する例としたが、指付きのハンドなどで物体を把持するようにしてもよい。この場合、ハンドは、力覚センサ及び触覚センサ等を有して、適切な力で対象物１０７を保持するようにしてもよい。
ハンド１０２とアーム１０１は同一種類の装置を複数有するようにしてもよい。

【0015】

ロボットコントローラ１１０は、ロボット制御装置２００と通信を行って、ロボット制御装置２００からの指示を受信することで、ハンド１０２による対象物１０３のピック及びプレイスを実行する。

【0016】

［ロボット制御装置の構成］
図２は、ロボット制御装置２００の構成例を示す。
ロボット制御装置２００は、例えばコンピュータとして構成され、プロセッサ２０１、主記憶装置２０２、副記憶装置２０３、ネットワークインタフェース２０４、及び入出力インタフェース２０５を有する。これらの各要素２０１～２０５は、内部バスを介して互いに接続される。

【0017】

プロセッサ２０１は、主記憶装置２０２に格納されるプログラムを実行する。プロセッサ２０１がプログラムにしたがって処理を実行することによって、特定の機能を実現する機能部（モジュール）が、主記憶装置２０２に構成される。例えば、図２に示すように、画像処理部２１１、ピック状態算出部２１２、高さ算出部２１３などが構成される。
これらの各機能部（モジュール）２１１、２１２、２１３が行う処理については後述する。

【0018】

主記憶装置２０２は、ＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)等の記憶装置であり、プロセッサが実行するプログラム及びプログラムが使用する情報を格納する。また、主記憶装置２０２は、プログラムが使用するワークエリアとしても用いられる。

【0019】

なお、プログラム及び情報は、副記憶装置２０３等、主記憶装置２０２以外のデバイス又は装置に格納されてもよい。この場合、プロセッサ２０１が、デバイス又は装置からプログラム及び情報を読み出し、主記憶装置２０２にロードする。
副記憶装置２０３は、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)、ＳＳＤ(Solid State Drive)等の記憶装置であり、データを永続的に格納する。

【0020】

ネットワークインタフェース２０４は、ロボット制御装置２００に接続されたネットワークを介して、ロボット１００等の外部装置と通信するためのインタフェースである。このネットワークインタフェース２０４により、ロボット１００への指令の送信や、カメラ１０４の受信などが実行される。

【0021】

入出力インタフェース２０５は、ロボット制御装置２００を入力装置及び出力装置等に接続するためのインタフェースである。なお、入力装置は、キーボード、マウス、及びタッチパネル等であり、出力装置は、ディスプレイ及びプリンタ等である。

【0022】

［ロボット制御装置による制御処理］
図３は、本例のロボット制御装置２００の制御により、アーム１０１の先端のハンド１０２が対象物をピック及びプレイスする際の処理例を示すフローチャートである。
まず、ロボット制御装置２００の画像処理部２１１は、３次元点群情報取得装置であるカメラ１０４からピック前の作業空間に存在する対象の点群情報を取得する。そして、画像処理部２１１は、取得した点群からピック対象の物品の上側面を推定する（ステップＳ１１）。例えば図４に示すように、ピックコンテナ１０５の中に配置された複数の物品４１１，４１２，４１３の中の物品４１１がピック対象の対象物であるとき、ロボット制御装置２００の画像処理部２１１は、点群情報から上側面（第１の面）４００を推定する。

【0023】

ここで、カメラ１０４からロボット制御装置２００が点群情報を取得する範囲は、ロボット制御装置２００を操作するユーザが決定してもよい。あるいは、ロボット１００のロボットコントローラ１１０が点群情報を取得する範囲を決定してもよい。

【0024】

次に、ロボット制御装置２００は、推定したピック対象の物体情報に基づいて、吸着するための位置（ピック位置）及びプレイスするための移動位置を演算する。また、ロボット制御装置２００は、移動位置への軌道計画を生成し、対象物をピック後に移動させる（ステップＳ１２）。
ここで、ステップＳ１２で生成される軌道計画は、ハンドを把持位置から移動位置まで移動させるためのアーム１０１とハンド１０２の移動軌道に関する計画を策定したものである。

【0025】

そして、ロボット制御装置２００の画像処理部２１１は、物品をピックした後の点群情報をカメラ１０４から取得し、ピック前に推定したピック対象物品の上側面をピック後の点群に投影後、その領域内の部分点群を取得する（ステップＳ１３）。
例えば、図５に示すように、ハンド１０２が物品４１１をピックした状態で、画像処理部２１１は、ピック前に推定したピック対象物品４１１があった箇所（図４）の上側面から、その上側面と直交する方向のピック後の点群にピック対象物品の上側面を投影し、その後、その領域４０１の内部の部分点群を取得する。

【0026】

画像処理部２１１がこの領域４０１の内部の部分点群を取得する際には、分割した各格子に含まれる点群から、上側面４００に最も近い点が近傍点として抽出される。
なお、図５の例では、物品４１１がプレイスコンテナ１０６まで移動している状態を示すが、ピック後の部分点群が取得できるのであれば、ピック前に領域４０１の内部の点群情報を取得してもよい。

【0027】

その後、ロボット制御装置２００のピック状態算出部２１２は、部分点群から、所定の手順により推定した上側面とピックコンテナ１０５内の物品４１２，４１３との第１の距離４０２を算出する（ステップＳ１４）。ここでは、ピック状態算出部２１２で部分点群からピック前後の距離変化から第１の距離を算出する処理が行われ、ステップＳ１４における第１の距離４０２を算出する手順の具体的な例については後述する。

【0028】

さらに、ロボット制御装置２００の高さ算出部２１３は、ステップＳ１４における演算で求めた距離に基づき、適切なプレイス高さを演算し、該当するプレイス高さの制御情報を生成する（ステップＳ１５）。例えば、図５に示すように、高さ算出部２１３は、対象物品４１１をプレイスコンテナ１０６でプレイスする高さ４０３を算出し、その高さでハンド１０２が物品４１１をプレイスする制御情報を生成する。
そして、ハンド１０２は、このようにしてロボット制御装置２００で生成された制御情報に基づいて、対象物品をプレイスする（ステップＳ１６）。

【0029】

図６は、プレイス高さが適切な場合と適切でない場合を示す図である。
例えば、図６の左側に示すように、ハンド１０２でピックした物品５０１は、適切でない高さ、つまり物品５０１の高さよりも高い位置で手放すと、落下衝撃を受け好ましくない。
また、図６の中央に示すように、ハンド１０２でピックした物品５０１を、その高さよりも低い位置でプレイスすると、物品５０１を潰す可能性がある。

【0030】

一方、図６の右側に示すように、高さ算出部２１３でプレイスする高さが正しく算出されることで、ハンド１０２でピックした物品５０３は、落下衝撃や潰されることなく、プレイスコンテナ１０６に納めることができる。

【0031】

［プレイス高さを推定する処理］
図７は、ロボット制御装置２００が対象物の適切なプレイス高さを推定する処理を説明するための図である。この図７の例では、図７の左側に示すように、ピックコンテナ１０５には、複数の物品６１１～６１４が重ねて載せられており、ここでは若干傾斜した一番上の物品６１１をピックするものとする。
このとき、ロボット制御装置２００は、ピック前の点群からピック対象の物品６１１の上側面４００を推定し、さらにピック後の点群の上側面４００と同じ箇所をカメラ１０４で撮像する。

【0032】

図７の右側は、上側面４００の点群を示す。図７の右上は側面から点群６０１を見た図であり、右下は上面から点群６０１を見た図である。
この図７に示す点群６０１は、上側面４００の領域６０３を、任意の数（Ｎ×Ｎ：Ｎは任意の整数）に分割し、その分割した各領域内の点の集合である。

【0033】

ここでは、分割した各領域内で上側面４００と最も近い点群(接触点)６０１を選択し、ピック状態算出部２１２は、その点と上側面４００との距離６０２を計算する。そして、ピック状態算出部２１２は、計算した各距離からピックした物品６１１の距離（高さ）を推定し、その推定した高さに基づいて、高さ算出部２１３が物品６１１の最適なプレイス高さを推定する。計算した各距離から、物品６１１の距離（高さ）を推定する処理方法としては、例えばヒストグラムを利用する。

【0034】

［ヒストグラムによりプレイス高さを推定する処理］
図８は、点群６０１の各点と上側面４００との距離６０２のヒストグラムを示す。図８のヒストグラムにおいて、横軸７００は、値１から値１０までの１０個のＢin（距離値）を示し、縦軸７０１は、そのＢinになる点の数を並べたものである。値１から値１０は、説明を簡単にするために仮に設定した例である。

【0035】

まず、ピック状態算出部２１２は、各領域で求めた距離の最小値及び最大値を利用して、複数の物品の距離値（Ｂin）と、その距離のヒストグラムを生成する。
つまり、カメラ１０４からピック前の上側面４００までの距離が最少距離になり、カメラ１０４からピック後の同じ箇所の距離が最大距離になる。そして、ピック状態算出部２１２は、（最大距離－最小距離）を算出することで、ピックした物体の各領域の高さを得る（ピック状態算出処理）。ピック状態算出部２１２は、この算出した距離を領域ごとの区間の数で割って平均化し、Ｂinのサイズとしている。

【0036】

すなわち、Ｂinのサイズは「（最大距離－最小距離）／区間の数」となる。例えば、区間の数が１０個であるとき、（最大距離－最小距離）／１０がＢinのサイズとなる。なお、ここでの区間の数（Ｂinの数）は状況に合わせて変更してもよい。次に、ピック状態算出部２１２は、各領域の高さのヒストグラムを作成し、高さ算出部２１３が作成したヒストグラムよりプレイス高さを推定する（高さ算出処理）。

【0037】

ピック状態算出部２１２は、図８に示すように、各領域の点で求めた距離情報を各Ｂinに距離別に入れて集計する。ただし、最大距離に近いＢin（例えば図８の値９及び値１０のＢin７０２）は、ピック対象物品の下側の物品の隙間を認識した可能性もあるので無視される。つまり、ピック状態算出部２１２は、ヒストグラム７００内で、最大値に近い区間のＢinの値が、他の区間と比べて相対的に大きいか否かを判断している。この判断で、他の区間と比べて相対的に大きい場合には、ピック状態算出部２１２は、ピック対象物品の下側の物品の隙間を認識した可能性があるため、以下に説明する推定の候補から除外する。

【0038】

その上で、ピック状態算出部２１２は、最も大きいＢin（例えば図８の値５のＢin７０４）と、２番目に大きいＢin（例えば図８の値２のＢin７０３）を探索する。そして、ピック状態算出部２１２は、そのＢin７０４とＢin７０３の距離の中で、最も距離値が大きいＢinの距離（図８の例ではＢin７０４の距離）を、ピック対象物品の距離（高さ）とする。このピック対象物品の距離に基づいて、高さ算出部２１３が適切なロボットの手先プレイスの高さを設定する。

【0039】

図９は、この図８のヒストグラムを使って物品の最適なプレイス高さを推定する処理の流れを示すフローチャートである。
まず、ピック状態算出部２１２は、領域内の点群の距離情報Ｂinを取得し、図８に示すヒストグラムを生成する（ステップＳ２１）。
次に、ピック状態算出部２１２は、ヒストグラムの最大値に近い区間の値が他の区間と比べて相対的に大きい場合に、生成したヒストグラムの中で、相対的に大きい最大値に近い区間の情報Ｂinを無視する（ステップＳ２２）。

【0040】

そして、ピック状態算出部２１２は、最もヒストグラムの中で最も高く発生した距離のＢinと、２番目の距離のＢinを探索する（ステップＳ２３）。
さらに、ピック状態算出部２１２は、ステップＳ２３で探索した２つの距離の内で、距離値が大きい方のＢinを、対象物品の距離に決定する（ステップＳ２４）。ここで、ヒストグラムの中で１番目と２番目に多く発生した距離情報を取得するのは一例であり、例えば１番多く発生した距離を、対象物品の距離に決定してもよい。あるいは、１番目から所定番目（３番目など）に多く発生した距離情報を取得して、その中で距離値が一番大きいものとしてもよい。

【0041】

以上説明したように、本例のロボット制御装置２００によると、ピック対象の物品が様々な形態（箱物、袋物、パウチなど）で、かつバラ積みや斜めに積まれた状況であっても、正しく適切なロボットの手先プレイス高さを推定することができる。
したがって、プレイス高さが適切でないことで落下衝撃を受けたり、物品を潰すことがなく、適切な物品の搬送作業を行うことができる。

【0042】

［ヒストグラムからプレイス高さを推定する他の処理］
なお、図８及び図９で説明したヒストグラムによりプレイス高さを推定する処理は、好適な一例であり、その他の処理でヒストグラムからプレイス高さを推定してもよい。
例えば、図８に示すヒストグラムの中で、Ｂinの最大値に近い区間の値が、他の区間と比べて相対的に大きい場合には、高さ算出部２１３は、ピックした物品を支えている部分が密ではなく空洞などがある場合と判断する。この空洞などと判断した場合、高さ算出部２１３は、該当する区間を除外して、プレイス高さを算出する。

【0043】

一方、Ｂinの最大値に近い区間の値が、他の区間と比べて相対的に大きくない場合には、高さ算出部２１３は、密な場合と判断し、その区間を含めた上で、図９のフローチャートで説明した手順でプレイス高さを推定する。
これにより、物品が積まれた状況で下側との物品の間に空洞がある場合でも、適切にプレイス高さを推定できるようになる。

【0044】

また、高さ算出部２１３が対象物品との距離を算出する際に、ヒストグラムの最大値に近い区間の値が、他の区間と比べて相対的に大きい場合には、図７に示す部分点群を所定のサイズの格子状に分割する際に、その分割数を下げるようにする。また、ヒストグラムの最大値に近い区間の値が、他の区間と比べて相対的に大きくない場合には、高さ算出部２１３が対象物品との距離を算出する際に、図７に示した部分点群を所定のサイズの格子状に分割する際の分割数を上げるようにする。
このように分割数を変化させることで、高さ算出部２１３は、実際の物体の状態に合わせた適切なプレイス高さの推定が可能になり、高さ推定精度を上げることができる。

【0045】

また、ピックする物品が箱物のように変形しない物品である場合には、図１０に示すように、図７に示した部分点群から推定したピック対象の物品８１１の上側面に最も近い１つの点を近傍点８００として抽出してもよい。図１０の場合には、物品８１１は、別の物品８１２との接触で傾斜して配置されている。
これにより、高さ算出部２１３は、抽出した近傍点８００と推定面との距離８０１に基づき、ロボットが物品をプレイスするためのアーム１０１の先端のハンド１０２の高さ位置を推定することができる。このように、変形しない物品の場合に、高さ算出部２１３はより簡単な演算でプレイス高さを正しく推定することができる。

【0046】

また、ピックする物品が箱物のように変形しない物品であって、かつ平置きの場合には、図１１に示すように、高さ算出部２１３は、推定したピック対象の物品９１１の上側面との距離の平均値９００を検出する。そして、高さ算出部２１３は、検出した平均距離に基づき、ロボットが物品をプレイスするためのアーム１０１の先端のハンド１０２の高さ位置を推定する。このように、変形しない物品で平置きの場合に、高さ算出部２１３は、より簡単な演算でプレイス高さを正しく推定することができる。

【0047】

［変形例］
なお、ここまで説明した実施の形態例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上述した実施の形態例で説明した構成や処理は、各種変形や変更が可能である。
例えば、上述した実施の形態例では、ロボットは、アーム１０１の先端のハンド１０２で物品を吸着してピックする構成とした。これに対して、指付きのハンドなどで物体を把持するロボットに適用してもよい。

【0048】

さらに、アーム１０１やハンド１０２の形状についても一例を示したものであり、アームやハンドとは別の形状で物体をピック及びプレイスするロボットに適用してもよい。
また、図７に示す領域の分割数や点群の数は、一例を示したものであり、本発明は図示のものに限定されない。
また、上述した実施の形態例では、カメラ１０４で撮影した画像から距離を取得するようにしたが、カメラ以外の計測機器を、３次元点群情報取得装置として使用してもよい。

【0049】

また、上述した実施の形態例では、ロボット制御装置２００は、図２に示す構成のコンピュータが、実装されたプログラムに基づいて演算処理を行う構成としたのは一例であり、その他の構成としてもよい。例えば、ロボット制御装置２００の一部又は全部を、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの専用のハードウェアによって実現してもよい。

【0050】

また、ロボット制御装置２００が、実装されたプログラムに基づいて演算処理を行う構成とした場合のプログラムは、主記憶装置２０２又は副記憶装置２０３に用意する他に、外部のメモリ、ＩＣカード、ＳＤカード、光ディスク等の記録媒体に置いて、ロボット制御装置２００に転送してもよい。

【0051】

また、図２の構成図では、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものだけを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。また、図３及び図９に示すフローチャートについても、処理結果が同じであれば、処理順序を変更したり、複数の処理を同時に実行したりしてもよい。

【符号の説明】

【0052】

１００…ロボット、１０１…アーム、１０２…ハンド、１０３…対象物、１０４…カメラ（３次元点群情報取得装置）、１０５…ピックコンテナ、１０６…プレイスコンテナ、１１０…ロボットコントローラ、２００…ロボット制御装置、２０１…プロセッサ、２０２…主記憶装置、２０３…副記憶装置、２０４…ネットワークインタフェース、２０５…入出力インタフェース、２１１…画像処理部、２１２…ピック状態算出部、２１３…高さ算出部、４００…上側面、４１１…対象物品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】