知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】
(24)【登録日】2023-11-28
(45)【発行日】2023-12-06
(54)【発明の名称】設定装置、設定方法およびプログラム
(51)【国際特許分類】
B25J 9/22 20060101AFI20231129BHJP
【ＦＩ】
B25J9/22 A
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2019207051
(22)【出願日】2019-11-15
(65)【公開番号】P2021079464
(43)【公開日】2021-05-27
【審査請求日】2022-09-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000002945
【氏名又は名称】オムロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】服部 宏祐
(72)【発明者】
【氏名】仁科 有貴
【審査官】中田 善邦
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１４４１６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－０５８２７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３２６７２８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－０８５４７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０４６９３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２１４２１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２６４０６５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ ９／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロボットのエンドエフェクタがワークをピッキングするときの前記エンドエフェクタの位置姿勢候補を設定するための設定装置であって、前記ワークの三次元形状を定義する第１ＣＡＤデータによって示されるワークモデル上の第１点および第２点の指定を受け付ける受付部を備え、前記第１ＣＡＤデータは、前記ワークモデルの表面を構成する複数のメッシュの各々の位置姿勢を示し、前記設定装置はさらに、
前記第１点および前記第２点から定義される点を始点とし、前記第１点から前記第２点への向きと同じ向きを有する第１位置ベクトルと、前記複数のメッシュのうち前記第１点および前記第２点に応じて特定されるメッシュの法線ベクトルから定義される第２位置ベクトルとを演算する演算部と、
前記エンドエフェクタの三次元形状を示すエンドエフェクタモデルに対して予め定められた第１基準位置ベクトルおよび第２基準位置ベクトルと、前記第１位置ベクトルおよび前記第２位置ベクトルとの相対位置関係が予め定められた第１基準関係に近づくように、前記エンドエフェクタモデルの位置姿勢を決定する決定部と、
前記決定部によって決定された位置姿勢を前記位置姿勢候補として登録する登録部とを備える、設定装置。
【請求項2】
前記演算部は、前記第１位置ベクトルと前記第２位置ベクトルとの外積で表される第３位置ベクトルをさらに演算し、前記決定部は、前記第１基準位置ベクトルおよび前記第２基準位置ベクトルと前記第１位置ベクトルおよび前記第２位置ベクトルとの相対位置関係が前記第１基準関係に近づくとともに、前記エンドエフェクタモデルに対して予め定められた第３基準位置ベクトルと前記第３位置ベクトルとの相対位置関係が予め定められた第２基準関係に近づくように、前記エンドエフェクタモデルの位置姿勢を決定する、請求項１に記載の設定装置。
【請求項3】
前記演算部は、前記第１位置ベクトルに直交する第３位置ベクトルをさらに演算し、前記決定部は、前記第１基準位置ベクトルおよび前記第２基準位置ベクトルと前記第１位置ベクトルおよび前記第２位置ベクトルとの相対位置関係が前記第１基準関係に近づくとともに、前記エンドエフェクタモデルに対して予め定められた第３基準位置ベクトルと前記第３位置ベクトルとの相対位置関係が予め定められた第２基準関係に近づくように、前記エンドエフェクタモデルの位置姿勢を決定する、請求項１に記載の設定装置。
【請求項4】
前記エンドエフェクタモデルは、前記エンドエフェクタの三次元形状を定義する第２ＣＡＤデータによって示される、請求項１から３のいずれか１項に記載の設定装置。
【請求項5】
入力指示に従って前記エンドエフェクタモデルを作成するモデル作成部をさらに備え、前記モデル作成部は、前記第１基準位置ベクトルおよび前記第２基準位置ベクトルを設定する、請求項１から３のいずれか１項に記載の設定装置。
【請求項6】
前記エンドエフェクタは回転対称性を有し、前記モデル作成部は、前記エンドエフェクタモデルにおける回転対称軸と、自身に重なり合う最小回転角度θとを設定し、
前記登録部は、前記決定部によって決定された位置姿勢から前記回転対称軸を中心に前記最小回転角度θのｎ倍だけ回転させた前記エンドエフェクタモデルの位置姿勢を前記位置姿勢候補としてさらに登録し、
ｎは、１以上かつ３６０°／θ未満の整数である、請求項５に記載の設定装置。
【請求項7】
前記ワークモデルを表示装置の画面に表示させる表示制御部をさらに備え、前記受付部は、前記画面において指定された位置に基づいて、前記第１点および前記第２点を受け付ける、請求項１から６のいずれか１項に記載の設定装置。
【請求項8】
前記表示制御部は、前記ワークモデルを基準とする座標軸を前記画面に表示させ、
前記ワークモデルに対する操作に応じて、前記画面に表示される前記ワークモデルの位置姿勢を変更する、請求項７に記載の設定装置。
【請求項9】
前記表示制御部は、前記画面において、前記決定部によって決定された位置姿勢の前記エンドエフェクタモデルを前記ワークモデルに重畳して表示させ、前記決定部は、予め定められた方向に沿った並進移動および当該予め定められた方向に平行な回転軸を中心とする回転移動の少なくとも一方の操作を受け付け、当該操作に応じて、決定した位置姿勢を調整する、請求項７または８に記載の設定装置。
【請求項10】
前記表示制御部は、前記画面において、前記予め定められた方向を示す軸を表示させる、請求項９に記載の設定装置。
【請求項11】
前記表示制御部は、前記エンドエフェクタモデルの先端に接する所定形状のガイド面を前記画面に表示させる、請求項９または１０に記載の設定装置。
【請求項12】
前記エンドエフェクタは、２本の指部を有し、前記ガイド面は、前記エンドエフェクタモデルにおける前記２本の指部の先端にそれぞれ対応する２点を結ぶ線分を直径とする円筒形状、または、前記線分を直径とする円の外接正方形を断面とする角筒形状である、請求項１１に記載の設定装置。
【請求項13】
前記エンドエフェクタは、１以上の真空パッドを有する吸着ハンドであり、前記ガイド面は、前記エンドエフェクタモデルにおける前記１以上の真空パッドに対応するパーツの先端面を含む平面形状である、請求項１１に記載の設定装置。
【請求項14】
前記決定部によって決定された位置姿勢の前記エンドエフェクタモデルと前記ワークモデルとの干渉判定を行なう判定部をさらに備え、前記表示制御部は、
前記画面において、前記決定部によって決定された位置姿勢の前記エンドエフェクタモデルを前記ワークモデルに重畳して表示させ、
前記判定部によって干渉していると判定されたことに応じて、前記エンドエフェクタモデルの表示形式を変更する、請求項７または８に記載の設定装置。
【請求項15】
前記決定部によって決定された位置姿勢の前記エンドエフェクタモデルと前記ワークモデルとの干渉判定を行なう判定部をさらに備え、前記登録部は、前記判定部によって干渉していると判定された位置姿勢を前記位置姿勢候補から削除する、請求項１から１３のいずれか１項に記載の設定装置。
【請求項16】
ロボットのエンドエフェクタがワークをピッキングするときの前記エンドエフェクタの位置姿勢候補の設定方法であって、前記ワークの三次元形状を定義する第１ＣＡＤデータによって示されるワークモデル上の第１点および第２点の指定を受け付けるステップを備え、前記第１ＣＡＤデータは、前記ワークモデルの表面を構成する複数のメッシュの各々の位置姿勢を示し、前記設定方法はさらに、
前記第１点および前記第２点から定義される点を始点とし、前記第１点から前記第２点への向きと同じ向きを有する第１位置ベクトルと、前記複数のメッシュのうち前記第１点および前記第２点に応じて特定されるメッシュの法線ベクトルから定義される第２位置ベクトルとを演算するステップと、
前記エンドエフェクタの三次元形状を示すエンドエフェクタモデルに対して予め定められた第１基準位置ベクトルおよび第２基準位置ベクトルと、前記第１位置ベクトルおよび前記第２位置ベクトルとの相対位置関係が予め定められた基準関係に近づくように、前記エンドエフェクタモデルの位置姿勢を決定するステップと、
決定された位置姿勢を前記位置姿勢候補として登録するステップとを備える、設定方法。
【請求項17】
請求項１６に記載の設定方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、設定装置、設定方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、複数の物体（以下、「ワーク」とも称する。）の中から対象ワークをピッキングするエンドエフェクタを備えたロボットが知られている。このようなロボットの動作の制御システムでは、ワークをピッキングするときのエンドエフェクタの位置姿勢（以下、「把持位置姿勢」とも称する。）が予め登録される。制御システムは、予め登録された把持位置姿勢とワークの位置姿勢とに基づいて、ロボットを制御する。
【0003】
例えば、特開２０１８－１４４１６４号公報（特許文献１）は、ワークの三次元形状を仮想的に表現したワークモデルを画像表示領域に表示させた状態で把持位置姿勢を設定するロボット設定装置を開示している。具体的には、把持位置姿勢を示すＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標、Ｒx回転角、Ｒy回転角、Ｒz回転角を指定するための指定欄への入力に応じて、把持位置姿勢が設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１８－１４４１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に開示の技術では、把持位置姿勢を設定するために、ユーザは６つのパラメータを指定する必要がある。そのため、把持位置姿勢の設定に要する手間が煩雑となる。
【0006】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、対象物をピッキングするエンドエフェクタの位置姿勢を簡易に設定可能な設定装置、設定方法およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一例によれば、ロボットのエンドエフェクタがワークをピッキングするときのエンドエフェクタの位置姿勢候補を設定するための設定装置は、受付部と、演算部と、決定部と、登録部とを備える。受付部は、ワークの三次元形状を定義する第１ＣＡＤデータによって示されるワークモデル上の第１点および第２点の指定を受け付ける。演算部は、第１点および第２点から定義される点を始点とし、第１点から第２点への向きと同じ向きを有する第１位置ベクトルと、ワークモデルにおける第１点および第２点の法線ベクトルから定義される第２位置ベクトルとを演算する。決定部は、エンドエフェクタの三次元形状を示すエンドエフェクタモデルに対して予め定められた第１基準位置ベクトルおよび第２基準位置ベクトルと、第１位置ベクトルおよび第２位置ベクトルとの相対位置関係が予め定められた第１基準関係に近づくように、エンドエフェクタモデルの位置姿勢を決定する。登録部は、決定部によって決定された位置姿勢を位置姿勢候補として登録する。
【0008】
この開示によれば、ユーザは、ワークモデル上の第１点および第２点を指定するだけで、ワークをピッキングするときのエンドエフェクタの位置姿勢候補を設定できる。すなわち、ワークをピッキングするときのエンドエフェクタの位置姿勢が簡易に設定される。
【0009】
上述の開示において、演算部は、第１位置ベクトルと第２位置ベクトルとの外積で表される第３位置ベクトルをさらに演算する。決定部は、第１基準位置ベクトルおよび第２基準位置ベクトルと第１位置ベクトルおよび第２位置ベクトルとの相対位置関係が第１基準関係に近づくとともに、エンドエフェクタモデルに対して予め定められた第３基準位置ベクトルと第３位置ベクトルとの相対位置関係が予め定められた第２基準関係に近づくように、エンドエフェクタモデルの位置姿勢を決定する。
【0010】
上記の開示によれば、決定部は、第３位置ベクトルと第３基準位置ベクトルとの相対位置関係も考慮して、位置姿勢候補として登録され得るエンドエフェクタモデルの位置姿勢を決定できる。
【0011】
なお、演算部は、第１位置ベクトルに直交する第３位置ベクトルをさらに演算してもよい。この場合でも、決定部は、第１基準位置ベクトルおよび第２基準位置ベクトルと第１位置ベクトルおよび第２位置ベクトルとの相対位置関係が第１基準関係に近づくとともに、エンドエフェクタモデルに対して予め定められた第３基準位置ベクトルと第３位置ベクトルとの相対位置関係が予め定められた第２基準関係に近づくように、エンドエフェクタモデルの位置姿勢を決定する。
【0012】
上述の開示において、エンドエフェクタモデルは、エンドエフェクタの三次元形状を定義する第２ＣＡＤデータによって示される。上記の開示によれば、ユーザは、エンドエフェクタモデルを作成しなくてもよい。
【0013】
上述の開示において、設定装置は、入力指示に従ってエンドエフェクタモデルを作成するモデル作成部をさらに備える。モデル作成部は、第１基準位置ベクトルおよび第２基準位置ベクトルを設定する。上記の開示によれば、ユーザは、モデル作成部を用いてエンドエフェクタモデルを自由に作成できる。
【0014】
上述の開示において、エンドエフェクタは回転対称性を有する。モデル作成部は、エンドエフェクタモデルにおける回転対称軸と、自身に重なり合う最小回転角度θとを設定する。登録部は、決定部によって決定された位置姿勢から回転対称軸を中心に最小回転角度θのｎ倍だけ回転させたエンドエフェクタモデルの位置姿勢を位置姿勢候補としてさらに登録する。ｎは、１以上かつ３６０°／θ未満の整数である。
【0015】
回転対称性を有するエンドエフェクタである場合、回転対称軸に対して最小回転角度θのｎ倍だけ回転させたエンドエフェクタであっても、ワークを把持可能となる。上記の開示によれば、決定部によって決定された位置姿勢から回転対称軸を中心に最小回転角度θのｎ倍だけ回転させたエンドエフェクタモデルの位置姿勢も把持点候補として自動で登録される。これにより、ユーザによる把持点候補の登録操作の手間が削減される。
【0016】
上述の開示において、設定装置は、ワークモデルを表示装置の画面に表示させる表示制御部をさらに備える。受付部は、画面において指定された位置に基づいて、第１点および第２点を受け付ける。
【0017】
上記の開示によれば、ユーザは、画面に表示されたワークモデルを見ながら、ワークモデル上の所望の位置において第１点および第２点を指定できる。
【0018】
上述の開示において、表示制御部は、ワークモデルを基準とする座標軸を画面に表示させ、ワークモデルに対する操作に応じて、画面に表示されるワークモデルの位置姿勢を変更する。
【0019】
上記の開示によれば、ユーザは、ワークモデルを基準とする座標軸を見ながら、第１点および第２点を指定しやすいように、ワークモデルの位置姿勢を所望の状態に変更できる。
【0020】
上述の開示において、表示制御部は、画面において、決定部によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルをワークモデルに重畳して表示させる。決定部は、予め定められた方向に沿った並進移動および当該予め定められた方向に平行な回転軸を中心とする回転移動の少なくとも一方の操作を受け付け、当該操作に応じて、決定した位置姿勢を調整する。
【0021】
上述の開示において、表示制御部は、画面において、予め定められた方向を示す軸を表示させる。
【0022】
上記の開示によれば、ユーザは、第１基準位置ベクトルおよび第２基準位置ベクトルを見ながら、エンドエフェクタモデルの位置姿勢を所望の状態に調整しやすくなる。
【0023】
上述の開示において、表示制御部は、画面において、エンドエフェクタモデルの座標系の軸方向を表示させる。
【0024】
上記の開示によれば、ユーザは、エンドエフェクタモデルの座標系の軸方向を見ながら、エンドエフェクタモデルの位置姿勢を所望の状態に調整しやすくなる。
【0025】
上述の開示において、表示制御部は、エンドエフェクタモデルの先端に接する所定形状のガイド面を画面に表示させる。
【0026】
例えば、エンドエフェクタは、２本の指部を有する。ガイド面は、エンドエフェクタモデルにおける２本の指部の先端にそれぞれ対応する２点を結ぶ線分を直径とする円筒形状、または、線分を直径とする円の外接正方形を断面とする角筒形状である。
【0027】
あるいは、エンドエフェクタは、１以上の真空パッドを有する吸着ハンドである。ガイド面は、エンドエフェクタモデルにおける１以上の真空パッドに対応するパーツの先端面を含む平面形状である。
【0028】
上記の開示によれば、ガイド面が表示されることにより、ユーザは、エンドエフェクタモデルの先端とワークモデルとの相対位置関係を容易に把握できる。
【0029】
上述の開示において、設定装置は、決定部によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルとワークモデルとの干渉判定を行なう判定部をさらに備える。表示制御部は、画面において、決定部によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルをワークモデルに重畳して表示させ、判定部によって干渉していると判定されたことに応じて、エンドエフェクタモデルの表示形式を変更する。
【0030】
上記の開示によれば、ユーザは、エンドエフェクタモデルとワークモデルとが干渉していることを容易に把握できる。
【0031】
上述の開示において、設定装置は、決定部によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルとワークモデルとの干渉判定を行なう判定部をさらに備える。登録部は、判定部によって干渉していると判定された位置姿勢を位置姿勢候補から削除する。
【0032】
上記の開示によれば、ワークモデルと干渉するエンドエフェクタモデルの位置姿勢が、ワークをピッキングするときのエンドエフェクタの位置姿勢候補として登録されることを防止できる。
【0033】
本開示の一例によれば、ロボットのエンドエフェクタがワークをピッキングするときのエンドエフェクタの位置姿勢候補の設定方法は、第１～第４のステップを備える。第１のステップは、ワークの三次元形状を定義する第１ＣＡＤデータによって示されるワークモデル上の第１点および第２点の指定を受け付けるステップである。第２のステップは、第１点および第２点から定義される点を始点とし、第１点から第２点への向きと同じ向きを有する第１位置ベクトルと、ワークモデルにおける第１点および第２点の法線ベクトルから定義される第２位置ベクトルとを演算するステップである。第３のステップは、エンドエフェクタの三次元形状を示すエンドエフェクタモデルに対して予め定められた第１基準位置ベクトルおよび第２基準位置ベクトルと、第１位置ベクトルおよび第２位置ベクトルとの相対位置関係が予め定められた基準関係に近づくように、エンドエフェクタモデルの位置姿勢を決定するステップである。第４のステップは、決定された位置姿勢を位置姿勢候補として登録するステップである。
【0034】
本開示の一例によれば、プログラムは、上記の設定方法をコンピュータに実行させる。これらの開示によっても、対象物をピッキングするエンドエフェクタの位置姿勢を簡易に設定できる。
【発明の効果】
【0035】
本開示によれば、対象物をピッキングするエンドエフェクタの位置姿勢を簡易に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】実施の形態に係る制御システムの全体構成を示す概略図である。
【図4】エンドエフェクタモデルの作成を支援するためのモデル作成画面の一例を示す図である。
【図5】エンドエフェクタモデルの作成中に表示されるモデル作成画面の一例を示す図である。
【図6】エンドエフェクタモデルの作成中に表示されるモデル作成画面の他の例を示す図である。
【図7】エンドエフェクタモデルに関する各種パラメータを設定するときのモデル作成画面の一例を示す図である。
【図8】互いに異なるストローク幅の３つのエンドエフェクタモデルを示す図である。
【図9】エンドエフェクタモデルの回転対称性に関する情報を設定するときのモデル作成画面の一例を示す図である。
【図10】エンドエフェクタモデルに対して設定された基準位置ベクトルの一例を示す図である。
【図11】エンドエフェクタモデルに対して設定された基準位置ベクトルの別の例を示す図である。
【図12】決定部によるエンドエフェクタの位置姿勢の決定方法を説明する図である。
【図13】把持点候補を設定するための設定画面の一例を示す図である。
【図14】エンドエフェクタモデルの位置姿勢の調整方法の一例を説明する図である。
【図15】エンドエフェクタモデルの位置姿勢の調整方法の他の例を説明する図である。
【図16】複製ボタン群に含まれる「Fan」ボタンが操作されたときの設定画面の例を示す図である。
【図17】複製ボタン群に含まれる「Cylinder」ボタンが操作されたときの設定画面の例を示す図である。
【図18】複製ボタン群に含まれる「Hybrid」ボタンが操作されたときの設定画面の例を示す図である。
【図19】複製ボタン群に含まれる「Circle」ボタンが操作されたときの設定画面の例を示す図である。
【図20】設定画面に表示される補助ガイド面の一例を示す図である。
【図21】設定画面に表示される補助ガイド面の別の例を示す図である。
【図22】アプローチ動作の設定方法を説明する図である。
【図23】決定部によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルとワークモデルとが干渉するときの設定画面の一例を示す図である。
【図24】エンドエフェクタモデルの回転対称性を考慮した把持点候補の自動登録処理を説明する図である。
【図25】把持点候補の登録処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図26】吸着ハンドに対応するエンドエフェクタモデルを作成中のモデル作成画面の一例を示す図である。
【図27】設定画面に表示される補助ガイド面のさらに別の例を示す図である。
【図28】変形例３に係る位置ベクトルＶ３の演算方法を示す図である。
【図29】変形例４に係る位置ベクトルＶ２の演算方法を示す図である。
【図30】変形例５に係る位置ベクトルＶ２の演算方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0037】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【0038】
§１ 適用例
図１を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、実施の形態に係る制御システムの全体構成を示す概略図である。図１に例示される制御システムＳＹＳは、生産ラインなどに組み込まれ、コンテナ５にばら積みされた物体であるワーク１に対するピックアンドプレースの制御を行なう。コンテナ５内でのワーク１の位置姿勢はランダムである。
図１を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、実施の形態に係る制御システムの全体構成を示す概略図である。図１に例示される制御システムＳＹＳは、生産ラインなどに組み込まれ、コンテナ５にばら積みされた物体であるワーク１に対するピックアンドプレースの制御を行なう。コンテナ５内でのワーク１の位置姿勢はランダムである。
【0039】
図１に例示される制御システムＳＹＳは、画像処理装置１００と、ロボットコントローラ２００と、ロボット３００と、計測ヘッド４００とを備える。
【0040】
画像処理装置１００には、表示装置１５０および入力装置１６０が接続されている。表示装置１５０は、典型的には液晶ディスプレイからなり、各種画面を表示する。入力装置１６０は、例えばキーボードおよびマウスを含む。なお、表示装置１５０および入力装置１６０は、一体化され、タッチパネルを構成してもよい。
【0041】
ロボット３００は、ワーク１に対するピックアンドプレースを行なう。ロボット３００は、ワーク１を保持するエンドエフェクタ３０１と、エンドエフェクタ３０１の位置姿勢を変更するための多関節アーム３０２と、多関節アーム３０２を支持するベース３０３とを含む。エンドエフェクタ３０１は、多関節アーム３０２の先端の面（フランジ面）に取り付けられる。ロボット３００の動作は、ロボットコントローラ２００によって制御される。
【0042】
図１に例示されるエンドエフェクタ３０１は、２本の指部３１０を有し、２本の指部３１０を用いてワーク１を把持する２指ハンドである。なお、指部３１０は、ワーク１を把持する際に、ワーク１に接触する部位であり、「爪部」とも称される。
【0043】
ロボットコントローラ２００は、画像処理装置１００からの情報を受けて、ロボット３００の多関節アーム３０２を制御する。具体的には、ロボットコントローラ２００は、エンドエフェクタ３０１がアプローチ動作、ピッキング動作およびプレース動作を順に行なうように多関節アーム３０２を制御する。「アプローチ動作」は、コンテナ５の外側からワーク１を把持可能な位置姿勢までの移動動作である。「ピッキング動作」は、２本の指部３１０を移動させることにより、ワーク１を把持する動作である。なお、ワーク１を把持する方法として、２本の指部３１０を閉じる方向に移動させることによりワーク１を把持する「外径把持」と、２本の指部３１０を開く方向に移動させることによりワーク１を把持する「内径把持」とがある。外径把持方法を用いたピッキング動作の開始時（アプローチ動作の終了時）において、ワーク１は、２本の指部３１０の間に位置する。内径把持方法を用いたピッキング動作の開始時（アプローチ動作の終了時）において、２本の指部３１０は、例えば筒状のワーク１の中空部分の内部に位置する。「プレース動作」は、ワーク１を把持しながら目標位置に搬送するまでのエンドエフェクタ３０１の動作である。
【0044】
ロボットコントローラ２００は、画像処理装置１００から、ピッキング動作の開始時にエンドエフェクタ３０１が取るべき位置姿勢を示す位置姿勢情報を受ける。ロボットコントローラ２００は、当該位置姿勢情報に基づいて、エンドエフェクタ３０１がアプローチ動作、ピッキング動作およびプレース動作を順次実行するように指令を生成し、ロボット３００へ出力する。この指令に応答して、ロボット３００のエンドエフェクタ３０１は、アプローチ動作、ピッキング動作およびプレース動作を順次行なう。
【0045】
計測ヘッド４００は、コンテナ５およびコンテナ５に収容されたワーク１が被写体となるように設置され、当該被写体を撮像する。計測ヘッド４００は、投影部４０１と撮像部４０２とを備える。投影部４０１は、画像処理装置１００からの指示に従って任意の投影パターン光を被写体に投影する。投影パターンは、例えば照射面内の所定方向に沿って明るさが周期的に変化するパターンである。撮像部４０２は、投影パターン光が投影された状態の被写体を撮像する。
【0046】
投影部４０１は、主要なコンポーネントとして、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やハロゲンランプなどの光源と、投影部４０１の照射面の側に配置されたフィルタとを含む。フィルタは、後述するような三次元形状の計測に必要な投影パターン光を発生させるものであり、画像処理装置１００からの指令に従って、面内の透光率を任意に変化させることができる。投影部４０１は、時間的に変化しない固定の投影パターン光を投影してもよいし、時間的に変化する投影パターン光を投影してもよい。投影部４０１は、液晶またはＤＭＤ（Digital Mirror Device）と光源（ＬＥＤまたはレーザ光源など）とを用いた構成であってもよい。
【0047】
撮像部４０２は、主要なコンポーネントとして、例えば、レンズなどの光学系と、ＣＣＤ（Coupled Charged Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサといった撮像素子とを含む。
【0048】
画像処理装置１００は、計測ヘッド４００から受けた画像に基づいて、コンテナ５内の複数のワーク１の中の１つを対象ワーク２として選択し、対象ワーク２をピッキングするときのエンドエフェクタ３０１の位置姿勢を決定する。対象ワーク２をピッキングするときのエンドエフェクタ３０１の位置姿勢とは、対象ワーク２に対するピッキング動作の開始時におけるエンドエフェクタ３０１の位置姿勢である。画像処理装置１００は、決定した位置姿勢を示す位置姿勢情報を生成し、生成した位置姿勢情報をロボットコントローラ２００に出力する。
【0049】
具体的には、画像処理装置１００は、計測ヘッド４００から受けた画像に基づいて、計測ヘッド４００の視野領域の三次元形状を計測する。視野領域にはコンテナ５が含まれるため、コンテナ５にばら積みされた複数のワーク１の三次元形状が計測される。画像処理装置１００は、計測した三次元形状に基づいて、複数のワーク１の中の１つをピッキング対象となる対象ワーク２として選択する。
【0050】
画像処理装置１００には、ワーク１に対するピッキング動作の開始時にエンドエフェクタ３０１が取るべき位置姿勢候補（以下、「把持点候補」と称する。）が予め設定される。把持点候補は、ワーク１に対する、当該ワーク１に対するピッキング動作の開始時におけるエンドエフェクタ３０１の相対位置姿勢を示す。画像処理装置１００は、対象ワーク２の位置姿勢と把持点候補とに基づいて、対象ワーク２をピッキングするときのエンドエフェクタ３０１の位置姿勢を決定する。
【0051】
なお、計測ヘッド４００から受けた画像を用いて計測される対象ワーク２の位置姿勢は、計測ヘッド４００の撮像部４０２を基準とする座標系（カメラ座標系）で表される。一方、画像処理装置１００からロボットコントローラ２００に出力する位置姿勢情報は、ロボット３００を基準とする座標系（ロボットベース座標系）で表される。そのため、カメラ座標系とロボットベース座標系との相対的な位置姿勢関係を推定するためのキャリブレーションが予め実施される。キャリブレーションの方法として、公知のハンドアイキャリブレーションが採用され得る。画像処理装置１００は、事前に実施されたハンドアイキャリブレーションの結果を用いて、適宜座標変換を行なう。
【0052】
画像処理装置１００に１つの把持点候補のみが設定されている場合、画像処理装置１００は、対象ワーク２の位置姿勢と当該１つの把持点候補とに基づいて、対象ワーク２をピッキングするときのエンドエフェクタ３０１の位置姿勢（把持位置姿勢）を決定する。このようにして決定された位置姿勢のエンドエフェクタ３０１は、対象ワーク２の周囲のワーク１またはコンテナ５と干渉する可能性がある。例えば画像処理装置１００によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタ３０１とコンテナ５とが干渉すると、ロボット３００は、画像処理装置１００によって決定された位置姿勢までエンドエフェクタ３０１を移動できない。
【0053】
そのため、通常、画像処理装置１００には複数の把持点候補が設定される。画像処理装置１００は、複数の把持点候補の中から、対象ワーク２の周囲のワーク１およびコンテナ５とエンドエフェクタ３０１とが干渉しない１つの把持点候補を選択する。画像処理装置１００は、対象ワーク２の位置姿勢と選択した１つの把持点候補とに基づいて、対象ワーク２をピッキングするときのエンドエフェクタ３０１の位置姿勢を決定する。
【0054】
画像処理装置１００は、把持点候補の設定を支援するための構成として把持点設定部１０を備える。把持点設定部１０は、受付部１２と、演算部１３と、決定部１４と、登録部１７とを含む。
【0055】
受付部１２は、ワーク１の三次元形状を定義するＣＡＤデータによって示されるワークモデルＭ１上の第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の指定を受け付ける。図１に例示される画像処理装置１００は、表示装置１５０の画面にワークモデルＭ１を表示させる。受付部１２は、表示装置１５０の画面において指定された位置に基づいて、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２を受け付ける。
【0056】
演算部１３は、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２によって定義される点Ｐ０を始点とし、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２への向きと同じ向きを有する位置ベクトルＶ１を演算する。点Ｐ０は、例えばワークモデルＭ１の表面に沿って第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ線Ｌの中点である。線Ｌは、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを最短距離で結ぶ線である。なお、点Ｐ０は、第１点Ｐ１または第２点Ｐ２と同じであってもよい。位置ベクトルＶ１は、予め定められた長さ（例えば１）を有する。
【0057】
さらに、演算部１３は、ワークモデルＭ１における第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の法線ベクトルから定義される位置ベクトルＶ２を演算する。ワーク１に対応するＣＡＤデータがワーク１の表面を構成する複数の三角メッシュの各々の位置姿勢を示す場合、第１点Ｐ１の法線ベクトルは、第１点Ｐ１を含む三角メッシュの法線に沿った単位ベクトルである。第２点Ｐ２の法線ベクトルは、第２点Ｐ２を含む三角メッシュの法線に沿った単位ベクトルである。例えば、演算部１３は、点Ｐ０を始点とし、第１点Ｐ１の法線ベクトルと第２点Ｐ２の法線ベクトルとの平均ベクトルと同じ向きを有する位置ベクトルを位置ベクトルＶ２として演算する。位置ベクトルＶ２は、位置ベクトルＶ１と同じ長さ（例えば１）を有する。
【0058】
決定部１４は、エンドエフェクタモデルＭ２に対して予め定められた基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２と、位置ベクトルＶ１，Ｖ２との相対位置関係が基準関係に近づくように、エンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を決定する。エンドエフェクタモデルＭ２は、エンドエフェクタ３０１の三次元形状を示す。基準関係は、予め定められる。
【0059】
図１に例示される基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２は、エンドエフェクタモデルＭ２における一方の指部３１０に対応するパーツの先端を始点とし、互いに直交する向きを有する。図１に例示される基準位置ベクトルＶ１１は、紙面に直交し、手前に向かう向きを有する。基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２は、位置ベクトルＶ１，Ｖ２と同じ長さ（例えば１）を有する。
【0060】
登録部１７は、決定部１４によって決定された位置姿勢を把持点候補として登録する。具体的には、登録部１７は、ワークモデルＭ１に対する、決定部１４によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２の相対位置姿勢を把持点候補として登録する。
【0061】
図１に示す画像処理装置１００によれば、ユーザは、ワークモデルＭ１上の第１点Ｐ１および第２点Ｐ２を指定するだけで、把持点候補を設定できる。すなわち、ワーク１をピッキングするエンドエフェクタ３０１の位置姿勢が簡易に設定される。
【0062】
§２ 具体例
＜Ａ．画像処理装置のハードウェア構成例＞
画像処理装置１００は、典型的には、汎用的なアーキテクチャを有しているコンピュータであり、予めインストールされたプログラム（命令コード）を実行することで、本実施の形態に係る画像処理を実行する。このようなプログラムは、典型的には、各種記録媒体などに格納された状態で流通し、あるいは、ネットワークなどを介して画像処理装置１００にインストールされる。
＜Ａ．画像処理装置のハードウェア構成例＞
画像処理装置１００は、典型的には、汎用的なアーキテクチャを有しているコンピュータであり、予めインストールされたプログラム（命令コード）を実行することで、本実施の形態に係る画像処理を実行する。このようなプログラムは、典型的には、各種記録媒体などに格納された状態で流通し、あるいは、ネットワークなどを介して画像処理装置１００にインストールされる。
【0063】
このような汎用的なコンピュータを利用する場合には、本実施の形態に係る画像処理を実行するためのアプリケーションに加えて、コンピュータの基本的な処理を実行するためのＯＳ（Operating System）がインストールされていてもよい。この場合には、本実施の形態に係るプログラムは、ＯＳの一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。すなわち、本実施の形態に係るプログラム自体は、上記のようなモジュールを含んでおらず、ＯＳと協働して処理が実行されてもよい。本実施の形態に係るプログラムとしては、このような一部のモジュールを含まない形態であってもよい。
【0064】
さらに、本実施の形態に係るプログラムは、他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には、上記のような組合せられる他のプログラムに含まれるモジュールを含んでおらず、当該他のプログラムと協働して処理が実行される。すなわち、本実施の形態に係るプログラムとしては、このような他のプログラムに組込まれた形態であってもよい。なお、プログラムの実行により提供される機能の一部もしくは全部を専用のハードウェア回路として実装してもよい。
【0065】
図２は、図１に示す画像処理装置のハードウェア構成の一例を示す概略図である。図２に示されるように、画像処理装置１００は、演算処理部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０と、記憶部としてのメインメモリ１１２およびハードディスク１１４と、計測ヘッドインターフェース１１６と、入力インターフェース１１８と、表示コントローラ１２０と、通信インターフェース１２４と、データリーダ／ライタ１２６とを含む。これらの各部は、バス１２８を介して、互いにデータ通信可能に接続される。
【0066】
ＣＰＵ１１０は、ハードディスク１１４にインストールされたプログラム（コード）をメインメモリ１１２に展開して、これらを所定順序で実行することで、各種の演算を実施する。メインメモリ１１２は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性の記憶装置であり、ハードディスク１１４から読み出されたプログラムに加えて、計測ヘッド４００によって取得された画像などを保持する。さらに、ハードディスク１１４には、後述するような各種データなどが格納される。なお、ハードディスク１１４に加えて、あるいは、ハードディスク１１４に代えて、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置を採用してもよい。
【0067】
計測ヘッドインターフェース１１６は、ＣＰＵ１１０と計測ヘッド４００との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、計測ヘッドインターフェース１１６は、計測ヘッド４００と接続される。計測ヘッドインターフェース１１６は、ＣＰＵ１１０が発生した内部コマンドに従って、計測ヘッド４００に対して投影コマンドおよび撮像コマンドを与える。計測ヘッドインターフェース１１６は、計測ヘッド４００からの画像を一時的に蓄積するための画像バッファ１１６ａを含む。計測ヘッドインターフェース１１６は、画像バッファ１１６ａに所定コマ数の画像が蓄積されると、その蓄積された画像をメインメモリ１１２へ転送する。
【0068】
入力インターフェース１１８は、ＣＰＵ１１０と入力装置１６０との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、入力インターフェース１１８は、ユーザが入力装置１６０に入力した入力情報を受け付ける。
【0069】
表示コントローラ１２０は、表示装置１５０と接続され、ＣＰＵ１１０における処理結果などをユーザに通知するように表示装置１５０の画面を制御する。
【0070】
通信インターフェース１２４は、ＣＰＵ１１０とロボットコントローラ２００などの外部装置との間のデータ伝送を仲介する。通信インターフェース１２４は、典型的には、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）などからなる。
【0071】
データリーダ／ライタ１２６は、ＣＰＵ１１０と記録媒体であるメモリカード１０６との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、メモリカード１０６には、画像処理装置１００で実行されるプログラムなどが格納された状態で流通し、データリーダ／ライタ１２６は、このメモリカード１０６からプログラムを読出す。また、データリーダ／ライタ１２６は、ＣＰＵ１１０の内部指令に応答して、計測ヘッド４００によって撮像された画像および／または画像処理装置１００における処理結果などをメモリカード１０６へ書込む。なお、メモリカード１０６は、ＳＤ（Secure Digital）などの汎用的な半導体記憶デバイスや、フレキシブルディスク（Flexible Disk）などの磁気記憶媒体や、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記憶媒体等からなる。
【0072】
＜Ｂ．画像処理装置の機能構成例＞
図３は、図１に示す画像処理装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図３に示されるように、画像処理装置１００は、把持点設定部１０と、ヘッド制御部２０と、画像処理部２５と、モデル作成部３０と、記憶部４０とを備える。把持点設定部１０およびモデル作成部３０は、図２に示すＣＰＵ１１０、入力インターフェース１１８および表示コントローラ１２０によって実現される。ヘッド制御部２０は、図２に示すＣＰＵ１１０および計測ヘッドインターフェース１１６によって実現される。画像処理部２５は、図２に示すＣＰＵ１１０および通信インターフェース１２４によって実現される。記憶部４０は、図２に示すメインメモリ１１２およびハードディスク１１４によって実現される。
図３は、図１に示す画像処理装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図３に示されるように、画像処理装置１００は、把持点設定部１０と、ヘッド制御部２０と、画像処理部２５と、モデル作成部３０と、記憶部４０とを備える。把持点設定部１０およびモデル作成部３０は、図２に示すＣＰＵ１１０、入力インターフェース１１８および表示コントローラ１２０によって実現される。ヘッド制御部２０は、図２に示すＣＰＵ１１０および計測ヘッドインターフェース１１６によって実現される。画像処理部２５は、図２に示すＣＰＵ１１０および通信インターフェース１２４によって実現される。記憶部４０は、図２に示すメインメモリ１１２およびハードディスク１１４によって実現される。
【0073】
（Ｂ－１．ヘッド制御部）
ヘッド制御部２０は、計測ヘッド４００の動作を制御する。ヘッド制御部２０は、予め定められた投影パターン光の投影を指示する投影コマンドを計測ヘッド４００に出力する。ヘッド制御部２０は、投影パターン光が投影されている状態で撮像コマンドを計測ヘッド４００に出力する。ヘッド制御部２０は、計測ヘッド４００から取得した画像データ４１を記憶部４０に格納する。
ヘッド制御部２０は、計測ヘッド４００の動作を制御する。ヘッド制御部２０は、予め定められた投影パターン光の投影を指示する投影コマンドを計測ヘッド４００に出力する。ヘッド制御部２０は、投影パターン光が投影されている状態で撮像コマンドを計測ヘッド４００に出力する。ヘッド制御部２０は、計測ヘッド４００から取得した画像データ４１を記憶部４０に格納する。
【0074】
（Ｂ－２．記憶部）
記憶部４０には、計測ヘッド４００の撮像により得られた画像データ４１が格納される。さらに、記憶部４０には、ワーク１の三次元形状を示すＣＡＤ（Computer Aided Design）データ４２が予め格納される。ＣＡＤデータ４２は、ワーク１の三次元形状を示すワークモデルの表面を構成する三角メッシュの位置姿勢を示す。さらに、記憶部４０には、モデル作成部３０によって生成されたモデルデータ４３と、ワーク１を把持するときのエンドエフェクタ３０１の把持点候補を示す把持点データ４４とが格納される。把持点データ４４は、把持点設定部１０によって生成される。
記憶部４０には、計測ヘッド４００の撮像により得られた画像データ４１が格納される。さらに、記憶部４０には、ワーク１の三次元形状を示すＣＡＤ（Computer Aided Design）データ４２が予め格納される。ＣＡＤデータ４２は、ワーク１の三次元形状を示すワークモデルの表面を構成する三角メッシュの位置姿勢を示す。さらに、記憶部４０には、モデル作成部３０によって生成されたモデルデータ４３と、ワーク１を把持するときのエンドエフェクタ３０１の把持点候補を示す把持点データ４４とが格納される。把持点データ４４は、把持点設定部１０によって生成される。
【0075】
（Ｂ－３．画像処理部）
画像処理部２５は、計測ヘッド４００の撮像により得られた画像データ４１に対して以下のような処理を行なう。
画像処理部２５は、計測ヘッド４００の撮像により得られた画像データ４１に対して以下のような処理を行なう。
【0076】
画像処理部２５は、画像データ４１に基づいて、計測ヘッド４００の視野領域における三次元計測を行ない、三次元点群データを生成する。三次元点群データは、計測ヘッド４００の視野領域に存在する物体表面（計測表面）上の各点の三次元座標を示す。例えば、画像処理部２５は、三角測距方式を用いて三次元計測処理を行なう。三角測距方式として、固定パターン投影法、位相シフト法、ステレオマッチング法、光切断法などの公知の技術が採用され得る。例えば、位相シフト法では、正弦波状に濃淡を変化させた投影パターン光を被写体に投影した状態で撮像された画像を用いる方法である。濃淡の変化周期や位相を異ならせた投影パターンが複数用意され、計測ヘッド４００の投影部４０１は、撮像部４０２の視野領域に対して、複数の投影パターン光を順次照射する。画像処理部２５は、複数の投影パターンが投影されたときにそれぞれ撮像される画像データ４１における対応する部分の明るさ（輝度や明度）の変化に基づいて、三次元座標を算出する。なお、三次元計測処理は、三角測距方式に限定されず、他の方法（例えば同軸方式など）を用いて実施されてもよい。
【0077】
画像処理部２５は、予め作成された複数のテンプレートデータと三次元点群データとを照合し、三次元点群データの中からテンプレートと類似するデータを抽出する。テンプレートデータは、ＣＡＤデータ４２に基づいて予め作成される。画像処理部２５は、三次元点群データの中から抽出した、テンプレートと類似するデータに基づいて、計測ヘッド４００の視野領域に存在するワーク１の位置姿勢を検出する。画像処理部２５は、検出されたワーク１を対象ワーク２として決定する。なお、画像処理部２５は、複数のワーク１の位置姿勢を検出した場合、予め定められた選択基準に従って、当該複数のワーク１のうちの１つを対象ワーク２として選択する。
【0078】
画像処理部２５は、対象ワーク２の位置姿勢と把持点データ４４で示される把持点候補とハンドアイキャリブレーション結果とに基づいて、対象ワーク２をピッキングするときのエンドエフェクタ３０１の位置姿勢を決定する。画像処理部２５は、決定した位置姿勢を示す位置姿勢情報をロボットコントローラ２００に送信する。
【0079】
（Ｂ－４．モデル作成部）
モデル作成部３０は、エンドエフェクタモデルＭ２の作成を支援するモデル作成画面を表示装置１５０に表示し、入力装置１６０への入力指示に従ってエンドエフェクタモデルＭ２を作成する。モデル作成部３０は、作成したエンドエフェクタモデルＭ２に対して、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を設定する。例えば、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３は、エンドエフェクタモデルＭ２上の一点を始点とし、互いに直交する向きを有する。基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３は、予め定められた長さ（例えば１）を有する。エンドエフェクタモデルＭ２の作成方法と、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３の設定方法との詳細については後述する。
モデル作成部３０は、エンドエフェクタモデルＭ２の作成を支援するモデル作成画面を表示装置１５０に表示し、入力装置１６０への入力指示に従ってエンドエフェクタモデルＭ２を作成する。モデル作成部３０は、作成したエンドエフェクタモデルＭ２に対して、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を設定する。例えば、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３は、エンドエフェクタモデルＭ２上の一点を始点とし、互いに直交する向きを有する。基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３は、予め定められた長さ（例えば１）を有する。エンドエフェクタモデルＭ２の作成方法と、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３の設定方法との詳細については後述する。
【0080】
（Ｂ－５．把持点設定部）
把持点設定部１０は、ワーク１をピッキングするときのエンドエフェクタ３０１の位置姿勢候補（把持点候補）を設定する。図３に例示される把持点設定部１０は、表示制御部１１と、受付部１２と、演算部１３と、決定部１４と、複製処理部１５と、判定部１６と、登録部１７とを含む。
把持点設定部１０は、ワーク１をピッキングするときのエンドエフェクタ３０１の位置姿勢候補（把持点候補）を設定する。図３に例示される把持点設定部１０は、表示制御部１１と、受付部１２と、演算部１３と、決定部１４と、複製処理部１５と、判定部１６と、登録部１７とを含む。
【0081】
表示制御部１１は、表示装置１５０の画面を制御する。具体的には、表示制御部１１は、把持点候補を設定するための設定画面を表示装置１５０に表示させ、入力装置１６０への入力に応じて表示装置１５０の画面を遷移させる。設定画面には、ＣＡＤデータ４２によって示されるワークモデルＭ１が表示される。設定画面の詳細については後述する。
【0082】
受付部１２は、入力装置１６０への入力操作に応じて、ワークモデルＭ１上の第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の指定を受け付ける。
【0083】
演算部１３は、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２から定義される点Ｐ０を始点とし、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２への向きと同じ向きを有する位置ベクトルＶ１を演算する。演算部１３は、ワークモデルＭ１における第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の法線ベクトルから定義される位置ベクトルＶ２を演算する。さらに、演算部１３は、位置ベクトルＶ１と位置ベクトルＶ２との外積で表される位置ベクトルＶ３を演算する。
【0084】
決定部１４は、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３と位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３との相対位置関係が基準関係に近づくように、エンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を決定する。基準関係は、エンドエフェクタモデルＭ２に対する基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３の設定位置姿勢、エンドエフェクタ３０１とワーク１との所望のクリアランスなどに応じて予め定められる。
【0085】
複製処理部１５は、エンドエフェクタモデルＭ２の複製処理を実行し、複製されたエンドエフェクタモデルの位置姿勢を決定する。例えば、複製処理部１５は、決定部１４によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２を指定方向に指定量だけ回転させることによって複製されたエンドエフェクタモデルを生成する。
【0086】
判定部１６は、決定部１４および複製処理部１５によって決定された各位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２とワークモデルＭ１との干渉の有無を判定する。
【0087】
登録部１７は、決定部１４および複製処理部１５によって決定された各位置姿勢を把持点候補として登録する。具体的には、登録部１７は、ワークモデルＭ１に対する、決定部１４および複製処理部１５によって決定された各位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２の相対位置姿勢を示す把持点データ４４を生成し、生成した把持点データ４４を記憶部４０に格納する。
【0088】
＜Ｃ．エンドエフェクタモデルの作成＞
図４～９を参照して、モデル作成部３０の処理例について説明する。図４は、エンドエフェクタモデルの作成を支援するためのモデル作成画面の一例を示す図である。図４に例示されるモデル作成画面７０は、モデル作成部３０によって表示装置１５０に表示される。図４には、エンドエフェクタモデルＭ２の作成を開始する前のモデル作成画面７０が示される。
図４～９を参照して、モデル作成部３０の処理例について説明する。図４は、エンドエフェクタモデルの作成を支援するためのモデル作成画面の一例を示す図である。図４に例示されるモデル作成画面７０は、モデル作成部３０によって表示装置１５０に表示される。図４には、エンドエフェクタモデルＭ２の作成を開始する前のモデル作成画面７０が示される。
【0089】
モデル作成画面７０は、エンドエフェクタモデルＭ２を表示するための領域７１と、編集用ボタン群７３と、パーツ一覧７４とを含む。領域７１には、エンドエフェクタ座標系を示す座標軸７２が表示されている。座標軸７２を構成するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する。座標軸７２の原点は、エンドエフェクタ３０１が取り付けられる多関節アーム３０２の先端のフランジ面に中心に対応する。ＸＹ平面は、当該フランジ面に対応する。Ｚ軸は、フランジ面の法線に対応する。
【0090】
編集用ボタン群７３は、エンドエフェクタモデルＭ２を構成するパーツの追加、複製、削除、反転の操作を受け付けるための複数のボタンを含む。パーツ一覧７４は、エンドエフェクタモデルＭ２を構成するパーツの一覧である。図４に例示されるモデル作成画面７０は、編集用ボタン群７３に対する操作を受け付ける前の状態に対応している。そのため、パーツ一覧７４にはパーツが表示されていない。
【0091】
図５は、エンドエフェクタモデルの作成中に表示されるモデル作成画面の一例を示す図である。図５に例示されるモデル作成画面７０の領域７１には、２指ハンドであるエンドエフェクタモデルＭ２を構成する６つのパーツ７５～８０が表示されている。
【0092】
モデル作成画面７０は、パーツの色表示に関するラジオボタン群８１を含む。ラジオボタン群８１は、例えば、全てのパーツに対して色を付けるためのラジオボタンと、選択されたパーツのみに色を付けるためのラジオボタンと、パーツに色を付けないためのラジオボタンとを含む。ユーザは、ラジオボタン群８１を操作することにより、複数のパーツを区別しやすくなる。
【0093】
モデル作成画面７０は、エンドエフェクタモデルＭ２の外接直方体の辺およびサイズを表示するためのチェックボックス８２を含む。チェックボックス８２がチェックされることに応じて、モデル作成部３０は、エンドエフェクタモデルＭ２の外接直方体の辺を示す線８３と、当該外接直方体のサイズを示すテキスト８４とを領域７１に表示する。これにより、ユーザは、エンドエフェクタモデルＭ２のサイズを把握しやすくなる。
【0094】
各パーツの形状は、編集用ボタン群７３に含まれるパーツ追加用のボタンの種類に応じて定められる。図５に例示されるパーツ７５は、「円柱追加」ボタンの操作に応じて追加されたパーツであり、円柱形状である。図５に例示されるパーツ７６～８０は、「直方体追加」ボタンの操作に応じて追加されたパーツであり、直方体形状である。
【0095】
編集用ボタン群７３は、「複製」ボタンと「削除」ボタンとを含む。「複製」ボタンが操作されると、モデル作成部３０は、選択されたパーツと同形状のパーツを追加する。「削除」ボタンが操作されると、モデル作成部３０は、選択されたパーツを削除する。
【0096】
さらに、編集用ボタン群７３は、「反転（ＸＺ平面）」ボタンと、「反転（ＹＺ平面）」ボタンとを含む。「反転（ＸＺ平面）」ボタンが操作されると、モデル作成部３０は、選択されたパーツをＸＺ平面に対して鏡像反転させる。「反転（ＹＺ平面）」ボタンが操作されると、モデル作成部３０は、選択されたパーツをＹＺ平面に対して鏡像反転させる。
【0097】
パーツ一覧７４は、エンドエフェクタモデルＭ２を構成するパーツ７６～８０の各々について、当該パーツの名前と当該パーツが属するグループとを含む。モデル作成部３０は、ユーザの入力に応じて各パーツの名前を設定し、設定した名前を表示する。各パーツのグループは、当該パーツの属性を示し、予め定められた複数のグループの中から選択される。モデル作成部３０は、プルダウンボタン７４ａの操作に応じて複数のグループを含むプルダウンメニューを表示し、ユーザの選択入力に応じてグループを設定する。モデル作成部３０は、設定したグループを表示する。
【0098】
複数のグループは、エンドエフェクタ３０１が取りうる形態に応じて予め定められている。モデル作成部３０は、設定されたグループに応じて、各パーツが固定部（非可動部）であるか可動部であるかを認識できる。
【0099】
例えば、２指ハンドであるエンドエフェクタについて、「Base」、「Left tip finger」、「Left finger」、「Right tip finger」および「Right finger」の５つのグループが予め定められる。「Base」グループは、指部を支持する部分（固定部）に対応する。「Left tip finger」グループは、２本の指部のうちの一方の先端部分に対応する。「Left finger」グループは、当該一方において、先端部分を除く部分に対応する。「Right tip finger」グループは、２本の指部のうちの他方の先端部分に対応する。「Right finger」グループは、当該他方において、先端部分を除く部分に対応する。モデル作成部３０は、「Base」グループに属するパーツを固定部として認識する。モデル作成部３０は、「Right tip finger」グループまたは「Right finger」グループに属するパーツを、２本の指部のうちの一方に対応する可動部であると認識する。モデル作成部３０は、「Left tip finger」グループまたは「Left finger」グループに属するパーツを、２本の指部のうちの他方に対応する可動部であると認識する。さらに、モデル作成部３０は、「Right tip finger」グループまたは「Right finger」グループに属するパーツの移動方向と、「Left tip finger」グループまたは「Left finger」グループに属するパーツの移動方向とが互いに反対向きであると認識する。
【0100】
図５に例示されるモデル作成画面７０では、パーツ７５，７６が「Base」グループに属する。さらに、パーツ７７、７８，７９，８０が「Right finger」，「Right tip finger」，「Left finger」および「Left tip finger」グループにそれぞれ属する。図５に例示されるエンドエフェクタモデルＭ２において、「Right tip finger」および「Left tip finger」にそれぞれ属するパーツ７８，８０は、Ｚ軸に平行に延びている。
【0101】
全てのパーツに対して色を付けるためのラジオボタン（ラジオボタン群８１に含まれる）がチェックされた場合、表示制御部１１は、領域７１に表示されるパーツの色をグループに応じて異ならせる。例えば、表示制御部１１は、「Base」グループに属するパーツ７５，７６を灰色で表示し、「Right tip finger」グループまたは「Right finger」グループに属するパーツを水色で表示し、「Left tip finger」グループまたは「Left finger」グループに属するパーツをピンク色で表示する。これにより、ユーザは、エンドエフェクタモデルＭ２における固定部と２つの可動部とを区別しやすくなる。
【0102】
モデル作成画面７０は、各パーツの位置、姿勢およびサイズを設定するためのタブ８５，８７を含む。タブ８５は、パーツごとに位置、姿勢およびサイズを設定するときに操作される。タブ８７は、全てのパーツの位置、姿勢およびサイズを一括で設定するときに操作される。
【0103】
図５に例示されるモデル作成画面７０は、タブ８５が操作されたときの状態に対応する。タブ８５が操作されると、モデル作成部３０は、パーツ一覧７４において選択されているパーツ（図５では「Left00」のパーツが選択されている）の位置、姿勢およびサイズを設定するための各種の入力欄を含む領域８６を表示する。モデル作成部３０は、領域８６に表示される入力欄への入力に応じて、パーツ一覧７４において選択されているパーツの位置、姿勢およびサイズを編集する。
【0104】
図６は、エンドエフェクタモデルの作成中に表示されるモデル作成画面の他の例を示す図である。図６に例示されるエンドエフェクタモデルＭ２は、図５に例示されるエンドエフェクタモデルＭ２と比較して、パーツ７８，８０の代わりに、パーツ７８ａ，７８ｂ，８０ａ，８０ｂを含む点で相違する。パーツ７８ａは「Right finger」グループに属する。パーツ８０ａは「Left finger」グループに属する。パーツ７８ｂは「Right tip finger」グループに属する。パーツ８０ｂは「Left tip finger」グループに属する。
【0105】
図６に示されるように、パーツ７８ｂ，８０ｂは、Ｚ軸に対して傾斜している。ユーザは、領域８６に表示される入力欄８６ａに傾き方向を入力することにより、パーツ７８ｂ，８０ｂの傾き方向を設定できる。さらに、ユーザは、領域８６に表示される入力欄８６ｂに傾き角度を入力することにより、パーツ７８ｂ，８０ｂの傾き角度を設定できる。
【0106】
【0107】
図７に示されるように、モデル作成画面７０は、入力欄８９，９０と、領域９１とを含む。
【0108】
入力欄８９には、作成中のエンドエフェクタモデルＭ２を識別するためのハンドＩＤが入力される。
【0109】
入力欄９０には、判定部１６による干渉判定に利用されるマージンが入力される。当該マージンの利用方法については後述する。
【0110】
領域９１は、「Right tip finger」グループに属するパーツ７８と、「Left tip finger」グループに属するパーツ８０との間隔（以下、「ストローク幅」と称する。）を設定するために用いられる。ストローク幅は、「開き幅」とも称される。
【0111】
領域９１には、「Right tip finger」グループに属するパーツ７８と、「Left tip finger」グループに属するパーツ８０との可動方向を選択するための入力欄９１ａが表示される。入力欄９１ａは、プルダウンボタンを含む。モデル作成部３０は、プルダウンボタンへの操作に応じて、「Ｘ方向」および「Ｙ方向」を含むプルダウンメニューを表示し、選択された方向を可動方向として設定する。図７に例示されるモデル作成画面７０の入力欄９１ａには、「Ｙ方向」が選択入力されている。なお、可動方向は、通常、「Right tip finger」および「Left tip finger」グループにそれぞれ属するパーツ７８，８０における端面（「Base」グループに属するパーツと反対側の面）に平行である。
【0112】
領域９１には、最大のストローク幅を設定するための入力欄９１ｂが表示される。ユーザは、エンドエフェクタ３０１の仕様に応じた数値を入力欄９１ｂに入力すればよい。
【0113】
領域９１には、エンドエフェクタモデルＭ２が取りうるストローク幅のリスト９１ｃと、リスト９１ｃを作成するためのボタン９１ｄ，９１ｅとが表示される。ボタン９１ｄは、リスト９１ｃに新たなストローク幅を追加するときに操作される。ボタン９１ｅは、リスト９１ｃから不要なストローク幅を削除するときに操作される。ユーザは、ワーク１の種類に応じて、複数のストローク幅をリスト９１ｃに追加できる。リスト９１ｃにおいて、ストローク幅を識別するインデックス番号とストローク幅の数値とが対応付けられている。
【0114】
図８は、互いに異なるストローク幅の３つのエンドエフェクタモデルを示す図である。図８には、図５に示すエンドエフェクタモデルＭ２が示される。図８（ａ）には、インデックス番号「Ｎｏ．０」に対応するストローク幅「０ｍｍ」のエンドエフェクタモデルＭ２が示される。図８（ｂ）には、インデックス番号「Ｎｏ．２」に対応するストローク幅「１５ｍｍ」のエンドエフェクタモデルＭ２が示される。図８（ｃ）には、インデックス番号「Ｎｏ．７」に対応するストローク幅「３０ｍｍ」のエンドエフェクタモデルＭ２が示される。
【0115】
図８（ｃ）を参照して、インデックス番号に対応するストローク幅のエンドエフェクタモデルＭ２の作成方法を説明する。モデル作成部３０は、「Right tip finger」グループに属するパーツ７８の端面の重心と、「Left tip finger」グループに属するパーツ８０の端面の重心との中点Ｐ１００の座標を演算する。
【0116】
モデル作成部３０は、中点Ｐ１００から可動方向に沿って「Right tip finger」グループに属するパーツ７８側にストローク幅の半分だけ離れた点Ｐ１０１の座標を演算する。可動方向は、入力欄９１ａに入力された方向である。モデル作成部３０は、「Right tip finger」グループに属するパーツ７８の端面におけるパーツ８０側の辺が点Ｐ１０１を通るように、「Right finger」グループに属するパーツ７７と「Right tip finger」グループに属するパーツ７８とを可動方向に沿って並進移動させる。
【0117】
同様に、モデル作成部３０は、中点Ｐ１００から可動方向に沿って「Left tip finger」グループに属するパーツ８０側にストローク幅の半分だけ離れた点Ｐ１０２の座標を演算する。モデル作成部３０は、「Left tip finger」グループに属するパーツ８０の先端の点Ｐ１０２が点Ｐ１０２に一致するように、「Left finger」グループに属するパーツ７９と「Left tip finger」グループに属するパーツ８０とを可動方向に沿って並進移動させる。このようにして、インデックス番号に対応するストローク幅のエンドエフェクタモデルＭ２が作成される。
【0118】
図７に戻って、領域９１には、初期インデックス番号を入力するための入力欄９１ｆが表示される。入力欄９１ｆには、リスト９１ｃに含まれる少なくとも１つのインデックス番号から選択された１つのインデックス番号（初期インデックス番号）が入力される。ユーザは、ワーク１をピッキングするときのエンドエフェクタ３０１の２本の指部３１０間の隙間に対応するインデックス番号を入力欄９１ｆに入力する。図７に示す例では、インデックス番号「０」が入力欄９１ｆに入力されている。モデル作成部３０は、初期インデックス番号に対応するストローク幅のエンドエフェクタモデルＭ２を領域７１に表示する。
【0119】
図９は、エンドエフェクタモデルの回転対称性に関する情報を設定するときのモデル作成画面の一例を示す図である。図９には、図５に示すエンドエフェクタモデルＭ２が示される。図９に例示されるモデル作成画面７０は、チェックボックス９２と入力欄９３とを含む。
【0120】
チェックボックス９２は、エンドエフェクタモデルＭ２の回転対称性の有無を選択するために操作される。チェックボックス９２がチェックされたことに応じて、モデル作成部３０は、エンドエフェクタモデルＭ２を回転させたときに、「Right tip finger」グループに属するパーツ７８および「Left tip finger」グループに属するパーツ８０の一方が他方に重なり、かつ、他方が一方に重なる回転対称軸９６を設定する。図９に例示されるモデル作成画面７０では、Ｚ軸が回転対称軸９６として設定される。
【0121】
入力欄９３には、回転対称軸９６を中心にパーツ７８を回転させたときにパーツ８０に重なり合う最小回転角度θが入力される。図９に例示されるモデル作成画面７０では、最小回転角度θとして１８０°が入力されている。
【0122】
モデル作成画面７０は、保存ボタン９４と終了ボタン９５とを含む。保存ボタン９４が操作されると、モデル作成部３０は、現在の設定を保存する。終了ボタン９５が操作されると、モデル作成部３０は、エンドエフェクタモデルＭ２の作成処理を終了する。
【0123】
モデル作成部３０は、作成されたエンドエフェクタモデルＭ２に対して、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を設定する。
【0124】
図１０は、エンドエフェクタモデルに対して設定された基準位置ベクトルの一例を示す図である。図１０には、図５に示すエンドエフェクタモデルＭ２が示される。図１１は、エンドエフェクタモデルに対して設定された基準位置ベクトルの別の例を示す図である。図１１には、図６に示すエンドエフェクタモデルＭ２が示される。モデル作成部３０は、入力欄９１ｆに入力された初期インデックス番号に対応するストローク幅のエンドエフェクタモデルＭ２に対して、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を設定する。
【0125】
モデル作成部３０は、例えば以下の条件（ａ）～（ｃ）を満たすように、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を設定する。条件（ａ）～（ｃ）は、予め定められる。
条件（ａ）：基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３の始点は、「Left tip finger」グループに属するパーツ（図１０ではパーツ８０，図１１ではパーツ８０ｂ）の端面８０Ｓ内において、重心Ｐ１１を通り、かつ可動方向に平行な線上の点のうち、「Right tip finger」グループに属するパーツに最も近い点Ｐ１０である。端面８０Ｓは、「Left tip finger」グループに属するパーツにおいて、「Base」グループに属するパーツと反対側の面である。
条件（ｂ）：基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３は、予め定められた長さ（例えば１）を有する。
条件（ｃ）：基準位置ベクトルＶ１２は、可動方向に平行であり、「Right tip finger」グループに属するパーツに向いた向きを有する。
条件（ｄ）：基準位置ベクトルＶ１３は、端面８０Ｓの法線方向と同じ向きを有する。
条件（ｅ）：基準位置ベクトルＶ１１は、端面８０Ｓに平行であり、基準位置ベクトルＶ１２と直交する向きを有する。ただし、基準位置ベクトルＶ１１と基準位置ベクトルＶ１２との外積Ｖ１１×Ｖ１２は、「Base」グループに属するパーツと反対側を向く。
条件（ａ）：基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３の始点は、「Left tip finger」グループに属するパーツ（図１０ではパーツ８０，図１１ではパーツ８０ｂ）の端面８０Ｓ内において、重心Ｐ１１を通り、かつ可動方向に平行な線上の点のうち、「Right tip finger」グループに属するパーツに最も近い点Ｐ１０である。端面８０Ｓは、「Left tip finger」グループに属するパーツにおいて、「Base」グループに属するパーツと反対側の面である。
条件（ｂ）：基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３は、予め定められた長さ（例えば１）を有する。
条件（ｃ）：基準位置ベクトルＶ１２は、可動方向に平行であり、「Right tip finger」グループに属するパーツに向いた向きを有する。
条件（ｄ）：基準位置ベクトルＶ１３は、端面８０Ｓの法線方向と同じ向きを有する。
条件（ｅ）：基準位置ベクトルＶ１１は、端面８０Ｓに平行であり、基準位置ベクトルＶ１２と直交する向きを有する。ただし、基準位置ベクトルＶ１１と基準位置ベクトルＶ１２との外積Ｖ１１×Ｖ１２は、「Base」グループに属するパーツと反対側を向く。
【0126】
上述したように、可動方向は、通常、「Left tip finger」グループに属するパーツ７８の端面８０Ｓに平行である。そのため、上記の条件（ｃ）～（ｅ）に従った基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３が設定されることにより、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３は、互いに直交する。
【0127】
モデル作成部３０は、上記のようにして設定したエンドエフェクタモデルＭ２の各種の設定情報を示すモデルデータ４３を生成し、生成したモデルデータ４３を記憶部４０に格納する。具体的には、モデルデータ４３は、少なくとも以下の情報を示す。
・初期インデックス番号に対応するストローク幅のエンドエフェクタモデルを構成する各パーツの位置、姿勢およびサイズ
・各パーツが属するグループ
・「Right tip finger」グループに属するパーツと「Left tip finger」グループに属するパーツとの可動方向（入力欄９１ａに入力された方向）
・基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３
・回転対称性の有無
・回転対称性が有りの場合、回転対称軸および最小回転角度θ
・入力欄９０に入力されたマージン。
・初期インデックス番号に対応するストローク幅のエンドエフェクタモデルを構成する各パーツの位置、姿勢およびサイズ
・各パーツが属するグループ
・「Right tip finger」グループに属するパーツと「Left tip finger」グループに属するパーツとの可動方向（入力欄９１ａに入力された方向）
・基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３
・回転対称性の有無
・回転対称性が有りの場合、回転対称軸および最小回転角度θ
・入力欄９０に入力されたマージン。
【0128】
＜Ｄ．把持点候補の登録方法＞
＜Ｄ－１．決定部によるエンドエフェクタの位置姿勢の決定方法＞
図１２は、決定部によるエンドエフェクタの位置姿勢の決定方法を説明する図である。図１２に示されるように、ワークモデルＭ１の表面上において第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とが指定される。演算部１３は、例えば、ワークモデルＭ１の表面に沿って第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを最短距離で結ぶ線Ｌの中点Ｐ０を始点とし、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２への向きと同じ向きを有する位置ベクトルＶ１を演算する。位置ベクトルＶ１は、予め定められた長さ（例えば１）を有する。
＜Ｄ－１．決定部によるエンドエフェクタの位置姿勢の決定方法＞
図１２は、決定部によるエンドエフェクタの位置姿勢の決定方法を説明する図である。図１２に示されるように、ワークモデルＭ１の表面上において第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とが指定される。演算部１３は、例えば、ワークモデルＭ１の表面に沿って第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを最短距離で結ぶ線Ｌの中点Ｐ０を始点とし、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２への向きと同じ向きを有する位置ベクトルＶ１を演算する。位置ベクトルＶ１は、予め定められた長さ（例えば１）を有する。
【0129】
演算部１３は、ワークモデルＭ１における第１点Ｐ１の法線ベクトルＶａと、ワークモデルＭ１における第２点Ｐ２の法線ベクトルＶｂとの平均ベクトルを演算する。法線ベクトルＶａ，Ｖｂは、ワークモデルＭ１を構成する三角メッシュの法線に沿った単位ベクトルである。演算部１３は、点Ｐ０を始点とし、法線ベクトルＶａと法線ベクトルＶｂとの平均ベクトルと同じ向きを有する位置ベクトルＶ２を演算する。位置ベクトルＶ２は、予め定められた長さ（例えば１）を有する。
【0130】
さらに、演算部１３は、位置ベクトルＶ１と位置ベクトルＶ２との外積で表される位置ベクトルＶ３を演算する。
【0131】
上述したように、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３は、初期インデックス番号に対応するストローク幅のエンドエフェクタモデルＭ２に対して設定される。モデルデータ４３は、例えば、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３それぞれの始点および終点の座標を示す。
【0132】
決定部１４は、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３と位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３との相対位置関係が基準関係に近づくように、エンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を決定する。
【0133】
本実施の形態では、基準関係は、２指ハンドによる外径把持を想定して、以下のように予め定められる。すなわち、基準関係は、位置ベクトルＶ２の向きに位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を規定距離だけ並進移動させたときに、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３にそれぞれ一致する関係である。規定距離は、ピッキング動作の開始時においてエンドエフェクタ３０１とワーク１との間の必要な隙間を考慮して定められる。
【0134】
基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３は、エンドエフェクタ座標系で示される。位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３は、ワーク座標系で示される。決定部１４は、基準位置ベクトルＶ１１～Ｖ１３と位置ベクトルＶ１～Ｖ３との相対位置関係が基準関係に最も近づくようにエンドエフェクタ座標系を剛体変換させるための座標変換行列を決定する。当該座標変換行列を用いてエンドエフェクタモデルＭ２を座標変換することにより、基準位置ベクトルＶ１１～Ｖ１３と位置ベクトルＶ１～Ｖ３との相対位置関係が基準関係に最も近づくときのエンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢が特定される。
【0135】
決定部１４は、ワーク座標系において、基準関係に基づいて位置ベクトルＶ１～Ｖ３を補正する。具体的には、決定部１４は、位置ベクトルＶ２の向きに規定距離だけ位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を並進移動させる。決定部１４は、補正後の位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３の各々の終点のＸＹＺ座標を演算する。決定部１４は、座標変換後の基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３の終点のＸＹＺ座標と補正後の位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３の終点のＸＹＺ座標とのそれぞれの差分が最小となるように、座標変換行列を決定すればよい。
【0136】
＜Ｄ－２．設定画面＞
図１３は、把持点候補を設定するための設定画面の一例を示す図である。図１３に例示される設定画面５０は、把持点設定部１０の表示制御部１１によって表示装置１５０に表示される。図１１に例示される設定画面５０は、タブ６７が操作されたときの状態に対応し、エンドエフェクタ３０１が２指ハンドであるときに表示される。
図１３は、把持点候補を設定するための設定画面の一例を示す図である。図１３に例示される設定画面５０は、把持点設定部１０の表示制御部１１によって表示装置１５０に表示される。図１１に例示される設定画面５０は、タブ６７が操作されたときの状態に対応し、エンドエフェクタ３０１が２指ハンドであるときに表示される。
【0137】
図１３に示されるように、設定画面５０は、領域５１を含む。表示制御部１１は、記憶部４０からＣＡＤデータ４２を読み出し、ＣＡＤデータ４２によって示されるワークモデルＭ１を領域５１に表示させる。なお、ワークモデルＭ１の表示形式は特に限定されない。例えば、ワークモデルＭ１は、ワイヤーフレーム形式で表示されてもよい。
【0138】
表示制御部１１は、領域５１に表示されたワークモデルＭ１に対する操作を受け付ける。表示制御部１１は、受け付けた操作に応じて、ワークモデルＭ１の位置姿勢を変更する。例えば、表示制御部１１は、ワークモデルＭ１を拡大縮小、並進移動または回転移動させる。
【0139】
表示制御部１１は、ユーザによる操作を補助するために、Ｘ軸５２ｘ、Ｙ軸５２ｙおよびＺ軸５２ｚと、線５３ｘ、線５３ｙおよび線５３ｚとを領域５１に表示させる。
【0140】
Ｘ軸５２ｘ、Ｙ軸５２ｙおよびＺ軸５２ｚは、ワークモデルを基準とする座標軸であり、ワークモデルＭ１の重心を原点とするワーク座標系を表す。なお、ＣＡＤデータ４２において設定されている原点は、必ずしもワークモデルＭ１の重心とは限らない。そのため、表示制御部１１は、原点がワークモデルＭ１の重心と一致するように、ＣＡＤデータ４２に含まれる座標を変換する。
【0141】
線５３ｘ，５３ｙ，５３ｚは、それぞれＸ軸５２ｘ，Ｙ軸５２ｙおよびＺ軸５２ｚを中心とする回転方向を示す円状の線である。
【0142】
受付部１２は、設定画面５０の領域５１において入力装置１６０によって指定された位置に基づいて、ワークモデルＭ１上の第１点Ｐ１および第２点Ｐ２を受け付ける。例えば、領域５１においてワークモデルＭ１と重なる２点が順にクリックされると、受付部１２は、当該２点のうち先にクリックされた点を第１点Ｐ１として受け付け、当該２点のうち後にクリックされた点を第２点Ｐ２として受け付ける。
【0143】
上述したように、受付部１２が受け付けた第１点Ｐ１および第２点Ｐ２に応じて、ワークモデルＭ１に対して位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３が演算される。そして、モデルデータ４３によって示される基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３と位置ベクトルＶ１、Ｖ２，Ｖ３との相対位置関係が基準関係に近づくように、エンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢が決定される。
【0144】
受付部１２が第１点Ｐ１および第２点Ｐ２を受け付けるたびに、当該第１点Ｐ１および第２点Ｐ２に応じて、エンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢が決定される。そのため、受付部１２が第１点Ｐ１および第２点Ｐ２をＮ回（Ｎは２以上の整数）受け付けた場合、エンドエフェクタモデルＭ２のＮ個の位置姿勢が決定される。
【0145】
設定画面５０は、把持点候補の登録処理を補助するための各種のボタンを含む。図１３に示されるように、設定画面５０は、把持点選択ボタン群５５と、削除ボタン５６と、調整ボタン群５７と、反転ボタン群５８と、リセットボタン５９と、複製ボタン群６０とを含む。
【0146】
把持点選択ボタン群５５は、受付部１２が第１点Ｐ１および第２点Ｐ２をＮ回（Ｎは２以上の整数）受け付けた場合に、決定されたエンドエフェクタモデルＭ２のＮ個の位置姿勢のうちの１つを選択するためのボタンを含む。表示制御部１１は、把持点選択ボタン群５５の操作に応じて、選択された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２を領域５１にワークモデルＭ１と重ねて表示させる。
【0147】
削除ボタン５６は、決定されたエンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を削除するためのボタンである。削除ボタン５６の操作に応じて、登録部１７は、把持点選択ボタン群５５の操作によって選択された位置姿勢を把持点候補から削除する。
【0148】
＜Ｄ－３．エンドエフェクタモデルの位置姿勢の調整＞
図１２を用いて説明したように、ワークモデルＭ１における第１点Ｐ１の法線ベクトルＶａと、ワークモデルＭ１における第２点Ｐ２の法線ベクトルＶｂとの平均ベクトルと同じ向きを有する位置ベクトルＶ２が設定される。そのため、位置ベクトルＶ２は、位置ベクトルＶ１と直交しない可能性がある。一方、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３は互いに直交する。従って、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の指定の仕方によっては、決定部１４によって決定された位置姿勢が所望の位置姿勢からずれ得る。本実施の形態に係る画像処理装置１００は、決定部１４によって決定された位置姿勢を調整する機能を有する。
図１２を用いて説明したように、ワークモデルＭ１における第１点Ｐ１の法線ベクトルＶａと、ワークモデルＭ１における第２点Ｐ２の法線ベクトルＶｂとの平均ベクトルと同じ向きを有する位置ベクトルＶ２が設定される。そのため、位置ベクトルＶ２は、位置ベクトルＶ１と直交しない可能性がある。一方、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３は互いに直交する。従って、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の指定の仕方によっては、決定部１４によって決定された位置姿勢が所望の位置姿勢からずれ得る。本実施の形態に係る画像処理装置１００は、決定部１４によって決定された位置姿勢を調整する機能を有する。
【0149】
図１４は、エンドエフェクタモデルの位置姿勢の調整方法の一例を説明する図である。図１５は、エンドエフェクタモデルの位置姿勢の調整方法の他の例を説明する図である。図１４に例示される設定画面５０の領域５１には、把持点選択ボタン群５５の操作によって選択された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２が表示されている。図１４には、図５に示すエンドエフェクタモデルＭ２が示される。図１５には、図６に示すエンドエフェクタモデルＭ２が示される。表示制御部１１は、モデルデータ４３によって示されるエンドエフェクタモデルＭ２の座標を決定部１４によって決定された座標変換行列を用いて変換する。表示制御部１１は、座標変換後のエンドエフェクタモデルＭ２を領域５１に表示させる。
【0150】
さらに、表示制御部１１は、決定部１４によって決定された座標変換行列を用いて、モデルデータ４３によって示される基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を座標変換する。表示制御部１１は、座標変換後の基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を領域５１に表示させる。
【0151】
調整ボタン群５７（図１３参照）は、ボタン５７ａ～５７ｈを含む。決定部１４は、ボタン５７ａ～５７ｈの操作に応じて、決定した位置姿勢を調整する。さらに、表示制御部１１は、調整された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２を領域５１に表示させる。
【0152】
ボタン５７ａ，５７ｂ，５７ｃは、エンドエフェクタモデルＭ２を並進移動させるためのボタンである。並進移動の方向は、予め定められている。例えば、ボタン５７ａ，５７ｂ，５７ｃが操作されることにより、決定部１４は、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３と同じ方向（すなわち、エンドエフェクタ座標系のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の正方向）にエンドエフェクタモデルＭ２をそれぞれ並進移動させる。そして、表示制御部１１は、並進移動されたエンドエフェクタモデルＭ２を領域５１に表示させる。
【0153】
ボタン５７ｄ，５７ｅ，５７ｆは、エンドエフェクタモデルＭ２を回転移動させるためのボタンである。回転移動の軸は、予め定められている。例えば、ボタン５７ｄ，５７ｅ，５７ｆが操作されることにより、決定部１４は、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３（または、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３に平行な軸）を回転軸としてエンドエフェクタモデルＭ２をそれぞれ回転移動させる。表示制御部１１は、回転移動されたエンドエフェクタモデルＭ２を領域５１に表示させる。
【0154】
ボタン５７ｇが操作されることにより、表示制御部１１は、エンドエフェクタモデルＭ２のストローク幅を変更する。具体的には、表示制御部１１は、「Left tip finger」、「Left finger」、「Right tip finger」および「Right finger」グループに属するパーツを並進移動させる。移動方向は、決定部１４によって決定された座標変換行列を用いて、モデルデータ４３で示される可動方向を示すベクトルを座標変換することにより得られるベクトルの方向である。
【0155】
ボタン５７ｈが操作されることにより、決定部１４は、エンドエフェクタモデルＭ２を基準位置ベクトルＶ１３の方向に沿って並進移動させる。そして、表示制御部１１は、並進移動されたエンドエフェクタモデルＭ２を領域５１に表示させる。なお、ボタン５７ｃ，５７ｈのいずれが操作されても、エンドエフェクタモデルＭ２は、基準位置ベクトルＶ１３の方向に沿って並進移動する。ただし、ボタン５７ｃ，５７ｈのいずれが操作されたかに応じて、複製ボタン群６０（図１３参照）が操作されたときに複製されるエンドエフェクタモデルの位置姿勢に差異が生じる。
【0156】
調整ボタン群５７は、ボタン５７ａ～５７ｈが操作されたときの単位移動量を設定するためのプルダウンボタン５７ｉを含む。図１４および図１５に例示される設定画面５０では、ボタン５７ａ～５７ｃ，５７ｇ，５７ｈが操作されたときの単位移動量がエンドエフェクタモデルＭ２の外接直方体の辺の長さの１％であり、ボタン５７ｄ～５７ｆが操作されたときの単位移動量が１°である。なお、ボタン５７ａ～５７ｈの各々は、プラスボタンとマイナスボタンとを含む。プラスボタンは、正方向に単位移動量だけエンドエフェクタモデルＭ２を移動させるためのボタンであり、マイナスボタンは、負方向に単位移動量だけエンドエフェクタモデルＭ２を移動させるためのボタンである。
【0157】
表示制御部１１は、ボタン５７ａの操作による並進移動方向をユーザに認識させるために、当該並進移動方向と平行であるベクトルＶ２１，Ｖ３１を領域５１に表示させる。ベクトルＶ２１，Ｖ３１は、基準位置ベクトルＶ１１と平行な軸である。表示制御部１１は、ベクトルＶ２１，Ｖ３１とボタン５７ａ，５７ｄとを同一色（例えば赤色）で表示させる。表示制御部１１は、ボタン５７ｂの操作による並進移動方向をユーザに認識させるために、当該並進移動方向と平行であるベクトルＶ２２，Ｖ３２を領域５１に表示させる。ベクトルＶ２２，Ｖ３２は、基準位置ベクトルＶ１２と平行な軸である。表示制御部１１は、ベクトルＶ２２，Ｖ３２とボタン５７ｂ，５７ｅとを同一色（例えば緑色）で表示させる。表示制御部１１は、ボタン５７ｃの操作による並進移動方向をユーザに認識させるために、当該並進移動方向と平行であるベクトルＶ２３，Ｖ３３を領域５１に表示させる。ベクトルＶ２３，Ｖ３３は、基準位置ベクトルＶ１３と平行な軸である。表示制御部１１は、ベクトルＶ２３，３３とボタン５７ｃ，５７ｆとを同一色（例えば青色）で表示させる。これにより、ユーザは、所望の移動方向に応じたボタン操作を行ないやすい。
【0158】
ベクトルＶ２１～Ｖ２３は、エンドエフェクタモデルＭ２における「Right tip finger」グループに属するパーツ（図１４ではパーツ７８）の先端付近に表示される。ベクトルＶ３１～Ｖ３３は、エンドエフェクタモデルＭ２における「Left tip finger」グループに属するパーツ（図１４ではパーツ８０、図１５ではパーツ８０ｂ）の先端付近に表示される。図１５に示されるように、ワークモデルＭ１の表示方向によって、ベクトルＶ２１～Ｖ２３とベクトルＶ３１～Ｖ３３との一方（図１５ではベクトルＶ２１～Ｖ２３）は、ワークモデルＭ１に隠れる。しかしながら、ユーザは、ベクトルＶ２１～Ｖ２３とベクトルＶ３１～Ｖ３３との一方がワークモデルＭ１またはエンドエフェクタモデルＭ２に隠れている場合であっても、他方を見ながら、所望の移動方向に応じたボタン操作を行なえる。
【0159】
図１４および図１５に示されるように、反転ボタン群５８（図１３参照）は、上下反転ボタン５８ａと、左右反転ボタン５８ｂとを含む。上下反転ボタン５８ａが操作されると、表示制御部１１は、基準位置ベクトルＶ１２を含む直線を回転軸として、エンドエフェクタモデルＭ２を１８０°回転させる。左右反転ボタン５８ｂが操作されると、表示制御部１１は、決定部１４によって決定された座標変換行列を用いて座標変換されたエンドエフェクタ座標系のＺ軸を回転軸として、エンドエフェクタモデルＭ２を１８０°回転させる。ユーザは、反転ボタン群５８を操作することにより、エンドエフェクタモデルＭ２を簡単に反転させることができる。
【0160】
リセットボタン５９が操作されると、決定部１４は、エンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢の調整を全てリセットする。そのため、表示制御部１１は、領域５１に表示されているエンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を、調整前の位置姿勢に戻す。
【0161】
＜Ｄ－４．ボタン操作に応じたエンドエフェクタモデルの自動複製＞
図１３および図１６～図１９を参照して、エンドエフェクタモデルＭ２の自動複製操作について説明する。指定された第１点Ｐ１および第２点Ｐ２に基づいて決定されたエンドエフェクタモデルの位置姿勢から指定方向に回転移動した位置姿勢であっても、把持点候補として利用できる場合がありうる。そのため、指定方向に回転移動した位置姿勢も把持点候補として登録可能なように、複製処理部１５は、エンドエフェクタモデルＭ２の自動複製処理を行なう。
図１３および図１６～図１９を参照して、エンドエフェクタモデルＭ２の自動複製操作について説明する。指定された第１点Ｐ１および第２点Ｐ２に基づいて決定されたエンドエフェクタモデルの位置姿勢から指定方向に回転移動した位置姿勢であっても、把持点候補として利用できる場合がありうる。そのため、指定方向に回転移動した位置姿勢も把持点候補として登録可能なように、複製処理部１５は、エンドエフェクタモデルＭ２の自動複製処理を行なう。
【0162】
図１３に示す複製ボタン群６０は、自動複製に関する設定を行なうためのボタン群である。図１３に示されるように、複製ボタン群６０は、「Single」ボタン６０ａを含む。ボタン６０ａが操作されたとき、自動複製機能がオフに設定される。
【0163】
図１６は、複製ボタン群に含まれる「Fan」ボタン６０ｂが操作されたときの設定画面の例を示す図である。図１７は、複製ボタン群に含まれる「Cylinder」ボタン６０ｃが操作されたときの設定画面の例を示す図である。図１８は、複製ボタン群に含まれる「Hybrid」ボタン６０ｄが操作されたときの設定画面の例を示す図である。図１９は、複製ボタン群に含まれる「Circle」ボタン６０ｅが操作されたときの設定画面の例を示す図である。
【0164】
複製処理部１５は、ボタン６０ｂ～６０ｅの操作に応じて、回転軸を決定する。複製処理部１５は、エンドエフェクタモデルＭ２における「Right tip finger」グループに属するパーツの端面の重心と「Left tip finger」グループに属するパーツの端面の重心との中点Ｐ１００（図８（ｃ）参照）の座標を演算する。中点Ｐ１００の座標は、決定部１４によって決定された座標変換行列を用いて変換されたパーツの座標に基づいて演算される。
【0165】
複製処理部１５は、ボタン６０ｂの操作に応じて、中点Ｐ１００を通り、基準位置ベクトルＶ１２に平行な直線を回転軸として決定する。複製処理部１５は、ボタン６０ｃの操作に応じて、中点Ｐ１００を通り、基準位置ベクトルＶ１１に平行な直線を回転中心軸として決定する。複製処理部１５は、ボタン６０ｄの操作に応じて、中点Ｐ１００を通り、基準位置ベクトルＶ１１に平行な直線を第１の回転軸として決定し、中点Ｐ１００を通り、基準位置ベクトルＶ１２に平行な直線を第２の回転軸として決定する。複製処理部１５は、ボタン６０ｅの操作に応じて、中点Ｐ１００を通り、基準位置ベクトルＶ１３に平行な直線を回転軸として決定する。
【0166】
複製ボタン群６０は、回転中心軸に対する回転角度を設定するためのボタン６０ｆ～６０ｈを含む。ボタン６０ｆは、開始角度を設定するために操作される。ボタン６０ｇは、終了角度を設定するために操作される。ボタン６０ｈは、複製個数を設定するために操作される。ボタン６０ｆ～６０ｈの各々は、プラスボタンとマイナスボタンとを含む。プラスボタンが操作されることにより、角度または個数が正側に変更される。マイナスボタンが操作されることにより、角度または個数が負側に変更される。
【0167】
複製ボタン群６０は、ボタン６０ｆ，６０ｇが操作されたときの角度の単位変更量を選択するためのプルダウンボタン６０ｉを含む。図１６～図１９に例示される設定画面５０では、単位変更量として１°が選択されている。なお、ボタン６０ｈが操作されたときの複製個数の変更量は１である。
【0168】
表示制御部１１は、領域５１において、開始角度、終了角度および複製個数を示すテキストＴ６６を表示させる。ユーザは、テキストＴ６６を見ながらボタン６０ｆ～６０ｈを操作することにより、所望の開始角度、終了角度および複製個数を設定できる。
【0169】
図１６に例示される設定画面５０では、開始角度「－３０°」、終了角度「３０°」、複製個数「３個」が設定されている。そのため、複製処理部１５は、回転軸に対して、エンドエフェクタモデルＭ２を－３０°、０°、３０°回転させることにより、エンドエフェクタモデルＭ２＿１～Ｍ２＿３をそれぞれ複製する。表示制御部１１は、複製されたエンドエフェクタモデルＭ２＿１～Ｍ２＿３を領域５１に表示する。なお、エンドエフェクタモデルＭ２＿２は、エンドエフェクタモデルＭ２と一致する。
【0170】
図１７に例示される設定画面５０では、開始角度「－１５０°」、終了角度「１５０°」、複製個数「７個」が設定されている。そのため、複製処理部１５は、回転軸に対して、エンドエフェクタモデルＭ２を－１５０°，－１００°，－５０°，０°，５０°，１００°，１５０°回転させることにより、エンドエフェクタモデルＭ２＿１～Ｍ２＿７をそれぞれ複製する。表示制御部１１は、複製されたエンドエフェクタモデルＭ２＿１～Ｍ２＿７を領域５１に表示する。なお、エンドエフェクタモデルＭ２＿４は、エンドエフェクタモデルＭ２と一致する。
【0171】
図１８に例示される設定画面５０では、第１の回転軸に対して、開始角度「－３０°」、終了角度「３０°」、複製個数「３個」が設定されている。さらに、第２の回転軸に対して、開始角度「－１５０°」、終了角度「１５０°」、複製個数「７個」が設定されている。そのため、複製処理部１５は、第１の回転軸に対して、エンドエフェクタモデルＭ２を－３０°、０°、３０°回転させることにより、エンドエフェクタモデルＭ２＿１～Ｍ２＿３をそれぞれ複製する。
【0172】
さらに、複製処理部１５は、第２の回転軸に対して、エンドエフェクタモデルＭ２＿１を－１５０°，－１００°，－５０°，０°，５０°，１００°，１５０°回転させることにより、７つのエンドエフェクタモデルを複製する。複製処理部１５は、第２の回転軸に対して、エンドエフェクタモデルＭ２＿２（Ｍ２）を－１５０°，－１００°，－５０°，０°，５０°，１００°，１５０°回転させることにより、７つのエンドエフェクタモデルを複製する。複製処理部１５は、第２の回転軸に対して、エンドエフェクタモデルＭ２＿３を－１５０°，－１００°，－５０°，０°，５０°，１００°，１５０°回転させることにより、７つのエンドエフェクタモデルを複製する。
【0173】
このようにして、複製処理部１５は、合計２４個のエンドエフェクタモデルＭ２＿１～Ｍ２＿２４を複製する。表示制御部１１は、複製されたエンドエフェクタモデルＭ２＿１～Ｍ２＿２４を領域５１に表示する。
【0174】
図１９に例示される設定画面５０では、開始角度「－８８°」、終了角度「７５°」、複製個数「３個」が設定されている。そのため、複製処理部１５は、回転軸に対して、エンドエフェクタモデルＭ２を－８８°，－６．５°，７５°回転させることにより、エンドエフェクタモデルＭ２＿１～Ｍ２＿３をそれぞれ複製する。表示制御部１１は、複製されたエンドエフェクタモデルＭ２＿１～Ｍ２＿３を領域５１に表示する。
【0175】
なお、調整ボタン群５７に含まれるボタン５７ａ～５７ｇが操作され、決定部１４が位置姿勢の調整を行なった場合、複製処理部１５は、調整後の位置姿勢に基づいてエンドエフェクタモデルの複製を行なう。具体的には、複製処理部１５は、調整後の位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２に基づいて回転軸を設定する。複製処理部１５は、設定した回転軸に対して調整後のエンドエフェクタモデルＭ２を回転させることにより、エンドエフェクタモデルを複製する。そのため、例えば図１７においてエンドエフェクタモデルＭ２が基準位置ベクトルＶ１１の向きに＋１だけ並進移動された場合、複製されるエンドエフェクタモデルＭ２＿１～Ｍ２＿７も基準位置ベクトルＶ１１の向きに＋１だけ並進移動する。
【0176】
調整ボタン群５７に含まれるボタン５７ｈが操作された場合も、複製処理部１５は、調整後の位置姿勢に基づいてエンドエフェクタモデルの複製を行なう。ただし、複製処理部１５は、調整前の位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２に基づいて回転軸を設定する。そして、複製処理部１５は、設定した回転軸に対して調整後のエンドエフェクタモデルＭ２を回転させることにより、エンドエフェクタモデルを複製する。そのため、例えば図１７においてボタン５７ｈの操作によりエンドエフェクタモデルＭ２が基準位置ベクトルＶ１３の向きに＋１だけ並進移動された場合、複製されるエンドエフェクタモデルＭ２＿１～Ｍ２＿７の各々は、回転軸に近づくように＋１だけ並進移動する。
【0177】
＜Ｄ－５．エンドエフェクタモデルの手動複製＞
図１３に示されるように、設定画面５０は、コピーボタン６１を含む。コピーボタン６１の操作に応じて、複製処理部１５は、決定部１４によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２を複製する。複製されたエンドエフェクタモデルの初期の位置姿勢は、決定部１４によって決定された位置姿勢と同一である。表示制御部１１は、複製されたエンドエフェクタモデルを領域５１に表示する。複製処理部１５は、複製されたエンドエフェクタモデルに対する操作に応じて、当該複製されたエンドエフェクタモデルの位置姿勢を変更する。
図１３に示されるように、設定画面５０は、コピーボタン６１を含む。コピーボタン６１の操作に応じて、複製処理部１５は、決定部１４によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２を複製する。複製されたエンドエフェクタモデルの初期の位置姿勢は、決定部１４によって決定された位置姿勢と同一である。表示制御部１１は、複製されたエンドエフェクタモデルを領域５１に表示する。複製処理部１５は、複製されたエンドエフェクタモデルに対する操作に応じて、当該複製されたエンドエフェクタモデルの位置姿勢を変更する。
【0178】
図１３に示されるように、設定画面５０は、反転コピーボタン６２を含む。反転コピーボタン６２の操作に応じて、複製処理部１５は、ワーク座標系の原点（ワークモデルＭ１の重心）に対して、決定部１４によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２と点対称であるエンドエフェクタモデルを複製する。表示制御部１１は、複製されたエンドエフェクタモデルを領域５１に表示する。
【0179】
＜Ｄ－６．補助ガイド面の表示機能＞
表示制御部１１は、エンドエフェクタモデルＭ２の先端とワークモデルＭ１との相対位置関係が容易に把握されるように、補助ガイド面の表示機能を有している。補助ガイド面は、設定画面５０のプルダウンボタン６３（図１３参照）の操作に応じて表示される。
表示制御部１１は、エンドエフェクタモデルＭ２の先端とワークモデルＭ１との相対位置関係が容易に把握されるように、補助ガイド面の表示機能を有している。補助ガイド面は、設定画面５０のプルダウンボタン６３（図１３参照）の操作に応じて表示される。
【0180】
図２０は、設定画面に表示される補助ガイド面の一例を示す図である。図２０に例示される設定画面５０では、プルダウンボタン６３により「Cylinder（Ｘ）」が選択されている。図２０に示されるように、設定画面５０の領域５１には、エンドエフェクタモデルＭ２の「Right tip finger」グループに属するパーツ７８と「Left tip finger」グループに属するパーツ８０との間に補助ガイド面６９ａが表示される。補助ガイド面６９ａは、パーツ７８，８０の端面にそれぞれ位置する点Ｐ１０１，Ｐ１０２（図８（ｃ）参照）を結ぶ線分を直径とし、基準位置ベクトルＶ１１に平行な軸を有する円筒形状である。点Ｐ１０１は、パーツ７８の端面において、当該端面の重心を通り、かつ可動方向に平行な線上の点のうちパーツ８０に最も近い点である。点Ｐ１０２は、パーツ８０の端面において、当該端面の重心を通り、かつ可動方向に平行な線上の点のうちパーツ７８に最も近い点Ｐ１０（図１０参照）と一致する。補助ガイド面６９ａが表示されることにより、エンドエフェクタモデルＭ２の先端とワークモデルＭ１との相対位置関係が容易に把握される。
【0181】
なお、プルダウンボタン６３により、「Cylinder（Ｚ）」が選択されてもよい。この場合、設定画面５０の領域５１には、点Ｐ１０１，Ｐ１０２を結ぶ線分を直径とし、基準位置ベクトルＶ１３に平行な軸を有する円筒形状の補助ガイド面が表示される。
【0182】
図２１は、設定画面に表示される補助ガイド面の別の例を示す図である。図２１に例示される設定画面５０では、プルダウンボタン６３により「Rectangular（Ｚ）」が選択されている。図２１に示されるように、設定画面５０の領域５１には、エンドエフェクタモデルＭ２の「Right tip finger」グループに属するパーツ７８と「Left tip finger」グループに属するパーツ８０との間に角筒形状の補助ガイド面６９ｂが表示される。補助ガイド面６９ｂの断面は、パーツ７８，８０の先端にそれぞれ位置する点Ｐ１０１，Ｐ１０２を結ぶ線分を直径とする円の外接正方形である。さらに、角筒形状の補助ガイド面６９ｂの軸は、基準位置ベクトルＶ１３に平行である。補助ガイド面６９ｂが表示されることにより、エンドエフェクタモデルＭ２の先端と直方体形状のワークモデルＭ１との相対位置関係が容易に把握される。
【0183】
なお、プルダウンボタン６３により、「Rectangular（Ｘ）」が選択されてもよい。この場合、設定画面５０の領域５１には、点Ｐ１０１，Ｐ１０２を結ぶ線分を直径とする円の外接正方形を断面とし、基準位置ベクトルＶ１１に平行な軸を有する角筒形状の補助ガイド面が表示される。
【0184】
ユーザは、ワークモデルＭ１の形状、エンドエフェクタモデルＭ２とワークモデルＭ１との相対位置関係などに応じてプルダウンボタン６３を操作し、補助ガイド面の形状および向きを適宜変更すればよい。
【0185】
なお、調整ボタン群５７に含まれるボタン５７ａ～５７ｇが操作され、決定部１４が位置姿勢を調整した場合、表示制御部１１は、調整後の位置姿勢に基づいて補助ガイド面を表示させる。そのため、例えば図２０においてエンドエフェクタモデルＭ２が基準位置ベクトルＶ１１の向きに＋１だけ並進移動された場合、補助ガイド面６９ａも基準位置ベクトルＶ１１の向きに＋１だけ並進移動する。また、図２０においてエンドエフェクタモデルＭ２のストローク幅が＋１だけ変更された場合、補助ガイド面６９ａの直径も＋１だけ変更される。
【0186】
一方、調整ボタン群５７に含まれるボタン５７ｈが操作された場合、表示制御部１１は、調整前の位置姿勢（すなわち、決定部１４によって決定された位置姿勢）のエンドエフェクタモデルＭ２に基づいて補助ガイド面を表示させる。そのため、例えば図２０においてボタン５７ｈの操作によりエンドエフェクタモデルＭ２が基準位置ベクトルＶ１３の向きに＋１だけ並進移動されたとしても、補助ガイド面６９ａは並進移動しない。
【0187】
＜Ｄ－７．他の設定機能＞
図１３に戻って、設定画面５０は、ボタン群６４，６５，６６をさらに含む。ボタン群６４は、アプローチ動作における進行方向を設定するために操作される。
図１３に戻って、設定画面５０は、ボタン群６４，６５，６６をさらに含む。ボタン群６４は、アプローチ動作における進行方向を設定するために操作される。
【0188】
図２２は、アプローチ動作の設定方法を説明する図である。図２２に示されるように、ボタン群６４は、「Tip」ボタン６４ａと、「ToolZ」ボタン６４ｂとを含む。「Tip」ボタン６４ａは、指部３１０の延伸方向に沿ってエンドエフェクタ３０１をワーク１に近づけるアプローチ動作を設定するときに操作される。指部３１０の延伸方向は、エンドエフェクタモデルＭ２における「Right tip finger」および「Left tip finger」グループに属するパーツ（図２２ではパーツ７８ｂ）の端面の法線方向に対応する。「ToolZ」ボタン６４ｂは、多関節アーム３０２のフランジ面の法線方向（エンドエフェクタ座標系のＺ軸方向）に沿ってエンドエフェクタ３０１をワーク１に近づけるアプローチ動作を設定するときに操作される。
【0189】
ボタン群６５は、決定部１４によって決定された位置姿勢の優先度を設定するために操作される。ボタン群６５は、「High」ボタンと「Low」ボタンとを含む。ユーザは、優先度の高い位置姿勢に対して「High」ボタンを操作し、優先度の低い位置姿勢に対して「Low」ボタンを操作する。登録部１７は、「High」ボタンが操作された位置姿勢を、高優先度の把持点候補として登録する。登録部１７は、「Low」ボタンが操作された位置姿勢を、低優先度の把持点候補として登録する。
【0190】
まず、画像処理部２５は、高優先度の把持点候補に基づいて、対象ワーク２をピッキングするときのエンドエフェクタ３０１の位置姿勢を決定する。ただし、高優先度の把持点候補を用いて決定した位置姿勢のエンドエフェクタ３０１が他のワーク１やコンテナ５と干渉する可能性がある。このような場合、画像処理部２５は、低優先度の把持点候補に基づいて、対象ワーク２をピッキングするときのエンドエフェクタ３０１の位置姿勢を決定する。
【0191】
ボタン群６６は、２本の指部３１０を用いた把持方法を設定するために操作される。ボタン群６６は、外径把持を設定するための「Closing」ボタンと、内径把持を設定するための「Open」ボタンとを含む。
【0192】
表示制御部１１は、現在の設定状態を示すテキスト５４を領域５１内に表示する。テキスト５４は、「Object ID」と「Hand ID」と「Grasp point」と「DB ID」と「Priority」と「Approach」と「Pattern」と「Direction」とを示す。「Object ID」は、ワークモデルＭ１を識別するＩＤである。「Hand ID」は、エンドエフェクタモデルＭ２を識別するＩＤである。「Hand ID」は、図７の入力欄８９に入力されたＩＤの中から選択される。「Grasp point」は、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の指定に応じて決定部１４によって決定された位置姿勢の総数（分母）と、領域５１に現在表示されているエンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢の番号（分子）とを示す。「DB ID」は、決定部１４によって決定された位置姿勢と自動複製されたエンドエフェクタモデルの位置姿勢との総数（分母）と、領域５１に現在表示されているエンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢の番号（分子）とを示す。「Priority」は、ボタン群６５への操作によって現在設定されている優先度を示す。「Approach」は、ボタン群６４への操作によって現在設定されているアプローチ動作を示す。「Pattern」は、複製ボタン群６０への操作によって現在設定されている自動複製パターンを示す。「Direction」は、ボタン群６６への操作によって現在設定されている把持方法を示す。
【0193】
＜Ｄ－８．干渉判定＞
判定部１６は、決定部１４によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２と複製処理部１５によって複製されたエンドエフェクタモデルＭ２＿ｋとの各々について、ワークモデルＭ１との干渉判定を行なう。なお、調整ボタン群５７が操作されている場合、判定部１６は、調整後の位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２，Ｍ２＿ｋとワークモデルＭ１との干渉判定を行なう。
判定部１６は、決定部１４によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２と複製処理部１５によって複製されたエンドエフェクタモデルＭ２＿ｋとの各々について、ワークモデルＭ１との干渉判定を行なう。なお、調整ボタン群５７が操作されている場合、判定部１６は、調整後の位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２，Ｍ２＿ｋとワークモデルＭ１との干渉判定を行なう。
【0194】
判定部１６は、エンドエフェクタモデルＭ２，Ｍ２＿ｋを構成する各パーツの座標と、ワークモデルＭ１の表面を構成する三角メッシュの位置座標とに基づいて、干渉判定を行なう。エンドエフェクタモデルＭ２を構成する各パーツの座標は、決定部１４によって決定された座標変換行列を用いて、モデルデータ４３によって示される各パーツの座標を変換することにより算出される。エンドエフェクタモデルＭ２＿ｋを構成する各パーツの座標は、さらに複製ボタン群６０への操作に応じて定められる回転軸および回転角度に基づいて算出される。
【0195】
モデル作成部３０によって作成されたエンドエフェクタモデルＭ２の形状およびサイズは、エンドエフェクタ３０１の形状およびサイズと一致していないことがありうる。そのため、判定部１６は、モデルデータ４３によって示されるマージン（図７の入力欄９０に入力されたマージン）だけ、エンドエフェクタモデルＭ２，Ｍ２＿ｋを拡大させてもよい。これにより、対象ワーク２と干渉するエンドエフェクタ３０１の位置姿勢が誤って把持点候補として登録されることを抑制できる。
【0196】
図２３は、決定部によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルとワークモデルとが干渉するときの設定画面の一例を示す図である。エンドエフェクタモデルＭ２とワークモデルＭ１とが干渉している場合、表示制御部１１は、エンドエフェクタモデルＭ２の表示形式を変更する。例えば、表示制御部１１は、エンドエフェクタモデルＭ２において指部３１０に対応するパーツ７７～８０の表示色を変更する。これにより、ユーザは、パーツ７７～８０の表示色を確認することにより、エンドエフェクタモデルＭ２とワークモデルＭ１とが干渉していることを認識できる。エンドエフェクタモデルＭ２とワークモデルＭ１とが干渉している場合、ユーザは、調整ボタン群５７を操作して、ワークモデルＭ１と干渉しないようにエンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を調整すればよい。
【0197】
＜Ｄ－９．登録処理＞
登録部１７は、決定部１４によって決定された位置姿勢と複製処理部１５によって決定された位置姿勢（複製されたエンドエフェクタモデルの位置姿勢）とを把持点候補として登録する。なお、登録部１７は、調整ボタン群５７の操作を受けた場合には、調整後の位置姿勢を把持点候補として登録する。ただし、登録部１７は、判定部１６によってワークモデルＭ１と干渉していると判定されたエンドエフェクタモデルＭ２，Ｍ２＿ｋの位置姿勢を把持点候補から除外する。
登録部１７は、決定部１４によって決定された位置姿勢と複製処理部１５によって決定された位置姿勢（複製されたエンドエフェクタモデルの位置姿勢）とを把持点候補として登録する。なお、登録部１７は、調整ボタン群５７の操作を受けた場合には、調整後の位置姿勢を把持点候補として登録する。ただし、登録部１７は、判定部１６によってワークモデルＭ１と干渉していると判定されたエンドエフェクタモデルＭ２，Ｍ２＿ｋの位置姿勢を把持点候補から除外する。
【0198】
＜Ｄ－１０．エンドエフェクタモデルの回転対称性を考慮した把持点候補の自動登録処理＞
エンドエフェクタモデルＭ２が回転対称性を有する場合、登録部１７は、当該回転対称性を考慮して把持点候補の自動登録処理を行なう。エンドエフェクタモデルＭ２の回転対称性は、図９に示すモデル作成画面において、チェックボックス９２がチェックされ、入力欄９３に最小回転角度θが入力されることにより設定される。これにより、回転対称軸と最小回転角度θとを示すモデルデータ４３が作成される。
エンドエフェクタモデルＭ２が回転対称性を有する場合、登録部１７は、当該回転対称性を考慮して把持点候補の自動登録処理を行なう。エンドエフェクタモデルＭ２の回転対称性は、図９に示すモデル作成画面において、チェックボックス９２がチェックされ、入力欄９３に最小回転角度θが入力されることにより設定される。これにより、回転対称軸と最小回転角度θとを示すモデルデータ４３が作成される。
【0199】
登録部１７は、モデルデータ４３が回転対称軸と最小回転角度θとを示す場合、決定部１４によって決定された位置姿勢から当該回転対称軸を中心にｎ×θだけ回転させたエンドエフェクタモデルの位置姿勢も把持点候補として登録する。なお、ｎは、１以上かつ３６０／θ未満の整数である。同様に、登録部１７は、複製ボタン群６０の操作に応じて自動複製されたエンドエフェクタモデルＭ２＿ｋの位置姿勢から当該回転対称軸を中心にｎ×θだけ回転させたエンドエフェクタモデルの位置姿勢も把持点候補として登録する。
【0200】
図２４は、エンドエフェクタモデルの回転対称性を考慮した把持点候補の自動登録処理を説明する図である。図２４には、最小回転角度θとして１８０°（２回対称）が設定されたときの自動登録処理の例が示される。図２４（ａ）には、決定部１４によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２が示される。図２４（ｂ）には、図２４（ａ）に示すエンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢から回転対象軸（エンドエフェクタ座標系のＺ軸）を中心に１８０°だけ回転させたエンドエフェクタモデルＭ２（１）が示される。図２４に示されるように、エンドエフェクタモデルＭ２とエンドエフェクタモデルＭ２（１）とは重なり合う。そのため、登録部１７は、図２４（ａ）に示されるエンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を把持点候補として登録するときに、図２４（ｂ）に示されるエンドエフェクタモデルＭ２（１）の位置姿勢も把持点候補として自動登録する。
【0201】
＜Ｅ．把持点候補の登録処理の流れ＞
図２５は、把持点候補の登録処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、画像処理装置１００のＣＰＵ１１０は、ＣＡＤデータ４２によって示されるワークモデルＭ１上の第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の指定を受け付ける（ステップＳ１）。ＣＰＵ１１０は、ＣＡＤデータ４２に基づいて、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の各々の法線ベクトルを特定する（ステップＳ２）。
図２５は、把持点候補の登録処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、画像処理装置１００のＣＰＵ１１０は、ＣＡＤデータ４２によって示されるワークモデルＭ１上の第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の指定を受け付ける（ステップＳ１）。ＣＰＵ１１０は、ＣＡＤデータ４２に基づいて、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の各々の法線ベクトルを特定する（ステップＳ２）。
【0202】
次に、ＣＰＵ１１０は、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２から定義される点Ｐ０を始点とし、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２への向きと同じ向きを有する位置ベクトルＶ１を演算する（ステップＳ３）。ＣＰＵ１１０は、第１点Ｐ１の法線ベクトルおよび第２点Ｐ２の法線ベクトルから定義される位置ベクトルＶ２を演算する（ステップＳ４）。さらに、ＣＰＵ１１０は、位置ベクトルＶ１と位置ベクトルＶ２との外積で表される位置ベクトルＶ３を演算する（ステップＳ５）。
【0203】
次に、ＣＰＵ１１０は、エンドエフェクタモデルＭ２に対して予め定められた基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３と、位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３との相対位置関係が予め定められた基準関係に近づくように、エンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を決定する（ステップＳ６）。
【0204】
ＣＰＵ１１０は、決定された位置姿勢を把持点候補として登録する（ステップＳ７）。具体的には、ＣＰＵ１１０は、ワークモデルＭ１に対する、ステップＳ６において決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２の相対位置姿勢を把持点候補として登録する。
【0205】
なお、ステップＳ６において決定された位置姿勢が調整された場合、調整後の位置姿勢が把持点候補として登録されてもよい。また、ステップＳ６において決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２を指定方向に指定角度だけ回転させることにより複製されたエンドエフェクタモデルＭ２＿ｋの位置姿勢も把持点候補として登録されてもよい。さらに、エンドエフェクタモデルＭ２の回転対称性を考慮して複製されたエンドエフェクタモデルの位置姿勢も把持点候補として登録されてもよい。
【0206】
＜Ｆ．変形例＞
＜Ｆ－１．変形例１＞
エンドエフェクタ３０１は、２指ハンドに限定されない。例えば、エンドエフェクタ３０１は、３本以上の指部を有する多指ハンドや、１以上の真空パッドを有する吸着ハンドであってもよい。
＜Ｆ－１．変形例１＞
エンドエフェクタ３０１は、２指ハンドに限定されない。例えば、エンドエフェクタ３０１は、３本以上の指部を有する多指ハンドや、１以上の真空パッドを有する吸着ハンドであってもよい。
【0207】
エンドエフェクタ３０１が３本の指部を有する場合、エンドエフェクタモデルＭ２における３本の指部にそれぞれ対応する３つのパーツは、３回対称となる。そのため、図９に示すモデル作成画面７０の入力欄９３には、最小回転角度θとして１２０°が入力される。これにより、登録部１７は、決定部１４によって決定された位置姿勢から回転対称軸を中心に１２０°，２４０°だけそれぞれ回転させた２つのエンドエフェクタモデルの位置姿勢を把持点候補として登録する。
【0208】
図２６は、吸着ハンドに対応するエンドエフェクタモデルを作成中のモデル作成画面の一例を示す図である。図２６に例示されるモデル作成画面７０では、エンドエフェクタモデルＭ２は、パーツ９７～９９によって構成される。吸着ハンドであるエンドエフェクタについて、「Base」および「Bellows」の２つのグループが予め定められる。「Base」グループは、真空パッドを支持する部分に対応する。「Bellows」グループは、真空パッドに対応する。パーツ９７，９８は、「Base」グループに属する。パーツ９９は、「Bellows」グループに属する。
【0209】
図２７は、設定画面に表示される補助ガイド面のさらに別の例を示す図である。図２７に例示される設定画面５０には、図２６に示すモデル作成画面７０を用いて作成されたエンドエフェクタモデルＭ２が表示されている。なお、図２７に例示される設定画面５０は、タブ６８が操作されたときの状態に対応し、エンドエフェクタ３０１が吸着ハンドであるときに表示される。
【0210】
図２７に示されるように、タブ６８が操作されると、プルダウンボタン６３により「Plane」が選択可能となる。「Plane」が選択されると、表示制御部１１は、「Bellows」グループに属するパーツ９９の先端面を含む平面形状の補助ガイド面６９ｃを表示させる。これにより、パーツ９９の先端とワークモデルＭ１との相対位置関係が容易に把握される。
【0211】
＜Ｆ－２．変形例２＞
上記の具体例では、決定部１４は、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３と位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３との相対位置関係が基準関係に最も近づくようにエンドエフェクタ座標系を剛体変換させるための座標変換行列を決定する。すなわち、決定部１４は、ワーク座標系において、基準関係に基づいて位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を補正する。決定部１４は、座標変換後の基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３の終点のＸＹＺ座標と補正後の位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３の終点のＸＹＺ座標とのそれぞれの差分が最小となるように、座標変換行列を決定する。しかしながら、決定部１４による座標変換行列の決定方法はこれに限定されない。
上記の具体例では、決定部１４は、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３と位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３との相対位置関係が基準関係に最も近づくようにエンドエフェクタ座標系を剛体変換させるための座標変換行列を決定する。すなわち、決定部１４は、ワーク座標系において、基準関係に基づいて位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を補正する。決定部１４は、座標変換後の基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３の終点のＸＹＺ座標と補正後の位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３の終点のＸＹＺ座標とのそれぞれの差分が最小となるように、座標変換行列を決定する。しかしながら、決定部１４による座標変換行列の決定方法はこれに限定されない。
【0212】
剛体変換の座標変換行列は、各座標系における、一直線上にない少なくとも３つの点の座標を用いることにより決定される。そのため、決定部１４は、座標変換後の基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２の共通の始点および各々の終点のＸＹＺ座標と、補正後の位置ベクトルＶ１，Ｖ２の共通の始点および各々の終点のＸＹＺ座標とのそれぞれの差分が最小となるように、座標変換行列を決定してもよい。この場合、演算部１３は、位置ベクトルＶ１３を演算しなくてもよい。また、モデル作成部３０は、エンドエフェクタモデルＭ２に対して基準位置ベクトルＶ１３を設定しなくてもよい。
【0213】
＜Ｆ－３．変形例３＞
上記の具体例では、演算部１３は、位置ベクトルＶ１と位置ベクトルＶ２との外積で表される位置ベクトルを位置ベクトルＶ３として演算した。しかしながら、演算部１３は、別の方法で位置ベクトルＶ３を演算してもよい。例えば、演算部１３は、位置ベクトルＶ１と同じ点Ｐ０を始点とし、位置ベクトルＶ１に直交する位置ベクトルを位置ベクトルＶ３として演算してもよい。
上記の具体例では、演算部１３は、位置ベクトルＶ１と位置ベクトルＶ２との外積で表される位置ベクトルを位置ベクトルＶ３として演算した。しかしながら、演算部１３は、別の方法で位置ベクトルＶ３を演算してもよい。例えば、演算部１３は、位置ベクトルＶ１と同じ点Ｐ０を始点とし、位置ベクトルＶ１に直交する位置ベクトルを位置ベクトルＶ３として演算してもよい。
【0214】
図２８は、変形例３に係る位置ベクトルＶ３の演算方法を示す図である。図２８（ａ）には、設定画面５０の領域５１が示される。演算部１３は、上記の具体例と同様に、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２が定義される点Ｐ０を始点とし、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２への向きと同じ向きを有する位置ベクトルＶ１を演算する。さらに、演算部１３は、点Ｐ０を通り、画面に平行な平面上において、点Ｐ０を始点とし、位置ベクトルＶ１に直交する位置ベクトルを位置ベクトルＶ３として演算する。
【0215】
図２８（ｂ）には、異なる視点からの位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３が示される。なお，演算部１３は、上記の具体例と同様に、位置ベクトルＶ２を演算する。図２８（ｂ）に示されるように、変形例３に従って演算された位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３は、互いに直交しない可能性が高い。
【0216】
図２８（ｃ）には、決定部１４によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２とワークモデルＭ１との相対位置関係が示される。決定部１４は、上記の具体例と同様に、基準位置ベクトルＶ１１～Ｖ１３と位置ベクトルＶ１～Ｖ３との相対位置関係が基準関係に近づくように、エンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を決定する。例えば、基準関係は、位置ベクトルＶ２の向きと基準位置ベクトルＶ１２の向きとが一致する関係を含む。ただし、位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３が互いに直交しないため、図２８（ｃ）に示されるように、位置ベクトルＶ２の向きと基準位置ベクトルＶ１２の向きとにずれが生じうる。このような場合、調整ボタン群５７の操作によってエンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢が調整される。
【0217】
＜Ｆ－４．変形例４＞
上記の具体例では、演算部１３は、ワークモデルＭ１における第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の法線ベクトルから定義される位置ベクトルを位置ベクトルＶ２として演算した。しかしながら、演算部１３は、別の方法で位置ベクトルＶ２を演算してもよい。
上記の具体例では、演算部１３は、ワークモデルＭ１における第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の法線ベクトルから定義される位置ベクトルを位置ベクトルＶ２として演算した。しかしながら、演算部１３は、別の方法で位置ベクトルＶ２を演算してもよい。
【0218】
図２９は、変形例４に係る位置ベクトルＶ２の演算方法を示す図である。図２９（ａ）には、設定画面５０の領域５１が示される。演算部１３は、上記の具体例と同様に、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２が定義される点Ｐ０を始点とし、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２への向きと同じ向きを有する位置ベクトルＶ１を演算する。さらに、演算部１３は、上記の変形例３と同様に、点Ｐ０を通り、画面に平行な平面上において、点Ｐ０を始点とし、位置ベクトルＶ１に直交する位置ベクトルを位置ベクトルＶ３として演算する。
【0219】
図２９（ｂ）には、異なる視点からの位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３が示される。演算部１３は、位置ベクトルＶ１と位置ベクトルＶ３との外積を位置ベクトルＶ２として演算する。図２９（ｂ）に示されるように、変形例４に従って演算された位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３は、互いに直交する。
【0220】
図２９（ｃ）には、決定部１４によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２とワークモデルＭ１との相対位置関係が示される。決定部１４は、上記の具体例と同様に、基準位置ベクトルＶ１１～Ｖ１３と位置ベクトルＶ１～Ｖ３との相対位置関係が基準関係に近づくように、エンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を決定する。例えば、基準関係は、位置ベクトルＶ２の向きと基準位置ベクトルＶ１２の向きとが一致する関係を含む。位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３が互いに直交するため、図２９（ｃ）に示されるように、位置ベクトルＶ２の向きと基準位置ベクトルＶ１２の向きとは一致する。ただし、変形例４では、位置ベクトルＶ２の向きは、ワークモデルＭ１の表面における法線方向とは限らず、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の位置、および、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２を指定するときのワークモデルＭ１の姿勢に依存する。そのため、図２９（ｃ）に示されるように、エンドエフェクタモデルＭ２とワークモデルＭ１とが干渉してしまうことがある。このような場合、調整ボタン群５７の操作によってエンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢が調整される。
【0221】
＜Ｆ－５．変形例５＞
図３０は、変形例５に係る位置ベクトルＶ２の演算方法を示す図である。図３０（ａ）には、設定画面５０の領域５１が示される。演算部１３は、上記の具体例と同様に、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２が定義される点Ｐ０を始点とし、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２への向きと同じ向きを有する位置ベクトルＶ１を演算する。
図３０は、変形例５に係る位置ベクトルＶ２の演算方法を示す図である。図３０（ａ）には、設定画面５０の領域５１が示される。演算部１３は、上記の具体例と同様に、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２が定義される点Ｐ０を始点とし、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２への向きと同じ向きを有する位置ベクトルＶ１を演算する。
【0222】
位置ベクトルＶ１が演算されると、表示制御部１１は、領域５１に表示されるワークモデルＭ１の姿勢を変更する。具体的には、表示制御部１１は、点Ｐ０を通り、位置ベクトルＶ１に直交する線上の点がユーザの視点となるように、領域５１に表示されるワークモデルＭ１の姿勢を変更する。
【0223】
図３０（ｂ）には、ワークモデルＭ１の姿勢が変更された後の領域５１が示される。受付部１２は、図３０（ｂ）に示す領域５１において、点Ｐ０を通り、位置ベクトルＶ１に直交する平面上の第３点Ｐ３の指定を受け付ける。演算部１３は、点Ｐ０を始点とし、点Ｐ０から第３点Ｐ３への向きと同じ向きを有する位置ベクトルを位置ベクトルＶ２として演算する。さらに、演算部１３は、上記の具体例と同様に、位置ベクトルＶ１と位置ベクトルＶ２との外積を位置ベクトルＶ３として演算する。
【0224】
決定部１４は、上記の具体例と同様に、基準位置ベクトルＶ１１～Ｖ１３と位置ベクトルＶ１～Ｖ３との相対位置関係が基準関係に最も近づくように、エンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を決定する。これにより、ユーザは、第１点Ｐ１、第２点Ｐ２および第３点Ｐ３を指定だけで、把持点候補を設定できる。
【0225】
＜Ｆ－６．変形例６＞
上記の具体例では、モデル作成部３０は、ユーザによる入力指示に従ってエンドエフェクタモデルＭ２を作成する。しかしながら、モデル作成部３０は、エンドエフェクタ３０１の三次元形状を定義するＣＡＤデータの指定を受け付け、指定されたＣＡＤデータによって示されるエンドエフェクタモデルに対して基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を設定してもよい。
上記の具体例では、モデル作成部３０は、ユーザによる入力指示に従ってエンドエフェクタモデルＭ２を作成する。しかしながら、モデル作成部３０は、エンドエフェクタ３０１の三次元形状を定義するＣＡＤデータの指定を受け付け、指定されたＣＡＤデータによって示されるエンドエフェクタモデルに対して基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を設定してもよい。
【0226】
＜Ｆ－７．変形例７＞
上記の具体例では、画像処理装置１００が把持点設定部１０を備えるものとした。しかしながら、画像処理装置１００と通信可能に接続された設定装置が把持点設定部１０を備えていてもよい。
上記の具体例では、画像処理装置１００が把持点設定部１０を備えるものとした。しかしながら、画像処理装置１００と通信可能に接続された設定装置が把持点設定部１０を備えていてもよい。
【0227】
＜Ｇ．作用・効果＞
以上のように、画像処理装置１００は、ロボット３００のエンドエフェクタ３０１がワーク１をピッキングするときのエンドエフェクタ３０１の位置姿勢候補（把持点候補）を設定する。画像処理装置１００は、受付部１２と、演算部１３と、決定部１４と、登録部１７とを備える。受付部１２は、ワーク１の三次元形状を定義するＣＡＤデータ４２によって示されるワークモデルＭ１上の第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の指定を受け付ける。演算部１３は、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２から定義される点Ｐ０を始点とし、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２への向きと同じ向きを有する位置ベクトルＶ１を演算する。さらに、演算部１３は、ワークモデルＭ１における第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の法線ベクトルから定義される位置ベクトルＶ２を演算する。決定部１４は、エンドエフェクタ３０１の三次元形状を示すエンドエフェクタモデルＭ２に対して予め定められた基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２と位置ベクトルＶ１，Ｖ２との相対位置関係が予め定められた第１基準関係に近づくように、エンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を決定する。なお、第１基準関係は、例えば、位置ベクトルＶ２の向きに位置ベクトルＶ１，Ｖ２を規定距離だけ並進移動させたときに、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２にそれぞれ一致する関係である。登録部１７は、決定部１４によって決定された位置姿勢を把持点候補として登録する。
以上のように、画像処理装置１００は、ロボット３００のエンドエフェクタ３０１がワーク１をピッキングするときのエンドエフェクタ３０１の位置姿勢候補（把持点候補）を設定する。画像処理装置１００は、受付部１２と、演算部１３と、決定部１４と、登録部１７とを備える。受付部１２は、ワーク１の三次元形状を定義するＣＡＤデータ４２によって示されるワークモデルＭ１上の第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の指定を受け付ける。演算部１３は、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２から定義される点Ｐ０を始点とし、第１点Ｐ１から第２点Ｐ２への向きと同じ向きを有する位置ベクトルＶ１を演算する。さらに、演算部１３は、ワークモデルＭ１における第１点Ｐ１および第２点Ｐ２の法線ベクトルから定義される位置ベクトルＶ２を演算する。決定部１４は、エンドエフェクタ３０１の三次元形状を示すエンドエフェクタモデルＭ２に対して予め定められた基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２と位置ベクトルＶ１，Ｖ２との相対位置関係が予め定められた第１基準関係に近づくように、エンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を決定する。なお、第１基準関係は、例えば、位置ベクトルＶ２の向きに位置ベクトルＶ１，Ｖ２を規定距離だけ並進移動させたときに、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２にそれぞれ一致する関係である。登録部１７は、決定部１４によって決定された位置姿勢を把持点候補として登録する。
【0228】
上記の構成によれば、ユーザは、ワークモデルＭ１上の第１点Ｐ１および第２点Ｐ２を指定するだけで、把持点候補を設定できる。すなわち、ワーク１をピッキングするエンドエフェクタ３０１の位置姿勢が簡易に設定される。
【0229】
演算部１３は、位置ベクトルＶ１と位置ベクトルＶ２との外積で表される位置ベクトルＶ３をさらに演算する。決定部１４は、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２と位置ベクトルＶ１，Ｖ２との相対位置関係が前記第１基準関係に近づくとともに、エンドエフェクタモデルＭ２に対して予め定められた基準位置ベクトルＶ１３と位置ベクトルＶ３との相対位置関係が予め定められた第２基準関係に近づくように、エンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を決定する。なお、第２基準関係は、例えば、位置ベクトルＶ２の向きに位置ベクトルＶ３を規定距離だけ並進移動させたときに、基準位置ベクトルＶ１３に一致する関係である。
【0230】
上記の構成によれば、決定部１４は、位置ベクトルＶ３と基準位置ベクトルＶ１３との相対位置関係も考慮して、把持点候補として登録され得る位置姿勢を決定できる。
【0231】
なお、変形例３のように、演算部１３は、位置ベクトルＶ１に直交する位置ベクトルを位置ベクトルＶ３として演算してもよい。
【0232】
画像処理装置１００は、入力指示に従ってエンドエフェクタモデルＭ２を作成するモデル作成部３０をさらに備える。モデル作成部３０は、エンドエフェクタモデルＭ２に対して、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を設定する。
【0233】
上記の構成によれば、ユーザは、モデル作成部３０を用いてエンドエフェクタモデルＭ２を自由に作成できる。
【0234】
なお、変形例６のように、エンドエフェクタモデルＭ２は、エンドエフェクタ３０１の三次元形状を定義するＣＡＤデータによって示されてもよい。この場合、ユーザは、モデル作成部３０を用いてエンドエフェクタモデルＭ２を作成しなくてもよい。
【0235】
エンドエフェクタ３０１は回転対称性を有する。モデル作成部３０は、エンドエフェクタモデルＭ２における回転対称軸と、自身に重なり合う最小回転角度θとを設定する。登録部１７は、決定部１４によって決定された位置姿勢から回転対称軸を中心に最小回転角度θのｎ倍だけ回転させたエンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を把持点候補としてさらに登録する。ｎは、１以上かつ３６０°／θ未満の整数である。
【0236】
回転対称性を有するエンドエフェクタ３０１である場合、回転対称軸に対して最小回転角度θのｎ倍だけ回転させたエンドエフェクタ３０１であっても、ワーク１を把持可能となる。上記の構成によれば、決定部１４によって決定された位置姿勢から回転対称軸を中心に最小回転角度θのｎ倍だけ回転させたエンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢も把持点候補として自動で登録される。これにより、ユーザによる把持点候補の登録操作の手間が削減される。
【0237】
画像処理装置１００は、ワークモデルＭ１を表示装置１５０の設定画面５０に表示させる表示制御部１１をさらに備える。受付部１２は、設定画面５０において指定された位置に基づいて、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２を受け付ける。これにより、ユーザは、設定画面５０に表示されたワークモデルＭ１を見ながら、ワークモデルＭ１上の所望の位置において第１点Ｐ１および第２点Ｐ２を指定できる。
【0238】
表示制御部１１は、ワークモデルＭ１を基準とする座標軸（Ｘ軸５２ｘ、Ｙ軸５２ｙおよびＺ軸５２ｚ）を設定画面５０に表示させる。表示制御部１１は、ワークモデルＭ１に対する操作に応じて、設定画面５０に表示されるワークモデルＭ１の位置姿勢を変更する。これにより、ユーザは、ワークモデルＭ１を基準とする座標軸を見ながら、第１点Ｐ１および第２点Ｐ２を指定しやすいように、ワークモデルＭ１の位置姿勢を所望の状態に変更しやすくなる。
【0239】
表示制御部１１は、設定画面５０において、決定部１４によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２をワークモデルＭ１に重畳して表示させる。決定部１４は、エンドエフェクタモデルＭ２の座標系（エンドエフェクタ座標系）の軸方向に沿った並進移動および当該軸方向に平行な回転軸を中心とする回転移動の少なくとも一方の操作を受け付け、当該操作に応じて、決定した位置姿勢を調整する。これにより、ユーザは、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２、Ｖ１３と位置ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３との相対位置関係が基準関係に近づくように決定されたエンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を調整し、調整後の位置姿勢を把持点候補として登録できる。
【0240】
基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３は、エンドエフェクタ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とそれぞれ平行である。表示制御部１１は、設定画面５０において、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を表示させる。これにより、ユーザは、基準位置ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を見ながら、エンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を所望の状態に調整しやすくなる。
【0241】
表示制御部１１は、設定画面５０において、エンドエフェクタ座標系の軸方向を表示させてもよい。具体的には、表示制御部１１は、エンドエフェクタ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸にそれぞれ平行なベクトルＶ１１’，Ｖ１２’，Ｖ１３’を表示させる。これにより、ユーザは、ベクトルＶ１１’，Ｖ１２’，Ｖ１３’を見ながら、エンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢を所望の状態に調整しやすくなる。
【0242】
表示制御部１１は、エンドエフェクタモデルＭ２の先端に接する所定形状の補助ガイド面６９ａ，６９ｂ，６９ｃを設定画面５０に表示させる。
【0243】
エンドエフェクタ３０１は、例えば２本の指部３１０を有する。この場合、エンドエフェクタモデルＭ２における２本の指部３１０の先端にそれぞれ対応する２点を結ぶ線分を直径とする円筒形状の補助ガイド面６９ａが表示される。または、当該線分を直径とする円の外接正方形を断面とする角筒形状の補助ガイド面６９ｂが表示される。
【0244】
あるいは、エンドエフェクタ３０１は、１以上の真空パッドを有する吸着ハンドであってもよい。この場合、エンドエフェクタモデルＭ２における１以上の真空パッドに対応するパーツの先端面を含む平面形状の補助ガイド面６９ｃが表示される。
【0245】
補助ガイド面６９ａ，６９ｂ，６９ｃが表示されることにより、ユーザは、エンドエフェクタモデルＭ２の先端とワークモデルＭ１との相対位置関係を容易に把握できる。
【0246】
画像処理装置１００は、決定部１４によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２とワークモデルＭ１との干渉判定を行なう判定部１６をさらに備える。表示制御部１１は、設定画面５０において、決定部１４によって決定された位置姿勢のエンドエフェクタモデルＭ２をワークモデルＭ１に重畳して表示させる。表示制御部１１は、判定部１６によって干渉していると判定されたことに応じて、エンドエフェクタモデルＭ２の表示形式を変更する。これにより、ユーザは、エンドエフェクタモデルＭ２とワークモデルＭ１とが干渉していることを容易に把握できる。
【0247】
登録部１７は、判定部１６によって干渉していると判定された位置姿勢を把持点候補から削除する。これにより、ワークモデルＭ１と干渉するエンドエフェクタモデルＭ２の位置姿勢が把持点候補として登録されることを防止できる。
【0248】
§３ 付記
以上のように、本実施の形態は以下のような開示を含む。
以上のように、本実施の形態は以下のような開示を含む。
【0249】
（構成１）
ロボット（３００）のエンドエフェクタ（３０１）がワーク（１）をピッキングするときの前記エンドエフェクタ（３０１）の位置姿勢候補を設定するための設定装置（１００）であって、
前記ワーク（１）の三次元形状を定義する第１ＣＡＤデータ（４２）によって示されるワークモデル（Ｍ１）上の第１点（Ｐ１）および第２点（Ｐ２）の指定を受け付ける受付部（１２）と、
前記第１点（Ｐ１）および前記第２点（Ｐ２）から定義される点（Ｐ０）を始点とし、前記第１点（Ｐ１）から前記第２点（Ｐ２）への向きと同じ向きを有する第１位置ベクトル（Ｖ１）と、前記ワークモデル（Ｍ１）における前記第１点（Ｐ１）および前記第２点（Ｐ２）の法線ベクトル（Ｖａ，Ｖｂ）から定義される第２位置ベクトル（Ｖ２）とを演算する演算部（１３）と、
前記エンドエフェクタ（３０１）の三次元形状を示すエンドエフェクタモデル（Ｍ２）に対して予め定められた第１基準位置ベクトル（Ｖ１１）および第２基準位置ベクトル（Ｖ１２）と、前記第１位置ベクトル（Ｖ１）および前記第２位置ベクトル（Ｖ２）との相対位置関係が予め定められた第１基準関係に近づくように、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）の位置姿勢を決定する決定部（１４）と、
前記決定部（１４）によって決定された位置姿勢を前記位置姿勢候補として登録する登録部（１７）とを備える、設定装置（１００）。
ロボット（３００）のエンドエフェクタ（３０１）がワーク（１）をピッキングするときの前記エンドエフェクタ（３０１）の位置姿勢候補を設定するための設定装置（１００）であって、
前記ワーク（１）の三次元形状を定義する第１ＣＡＤデータ（４２）によって示されるワークモデル（Ｍ１）上の第１点（Ｐ１）および第２点（Ｐ２）の指定を受け付ける受付部（１２）と、
前記第１点（Ｐ１）および前記第２点（Ｐ２）から定義される点（Ｐ０）を始点とし、前記第１点（Ｐ１）から前記第２点（Ｐ２）への向きと同じ向きを有する第１位置ベクトル（Ｖ１）と、前記ワークモデル（Ｍ１）における前記第１点（Ｐ１）および前記第２点（Ｐ２）の法線ベクトル（Ｖａ，Ｖｂ）から定義される第２位置ベクトル（Ｖ２）とを演算する演算部（１３）と、
前記エンドエフェクタ（３０１）の三次元形状を示すエンドエフェクタモデル（Ｍ２）に対して予め定められた第１基準位置ベクトル（Ｖ１１）および第２基準位置ベクトル（Ｖ１２）と、前記第１位置ベクトル（Ｖ１）および前記第２位置ベクトル（Ｖ２）との相対位置関係が予め定められた第１基準関係に近づくように、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）の位置姿勢を決定する決定部（１４）と、
前記決定部（１４）によって決定された位置姿勢を前記位置姿勢候補として登録する登録部（１７）とを備える、設定装置（１００）。
【0250】
（構成２）
前記演算部（１３）は、前記第１位置ベクトル（Ｖ１）と前記第２位置ベクトル（Ｖ２）との外積で表される第３位置ベクトル（Ｖ３）をさらに演算し、
前記決定部（１４）は、前記第１基準位置ベクトル（Ｖ１１）および前記第２基準位置ベクトル（Ｖ１２）と前記第１位置ベクトル（Ｖ１）および前記第２位置ベクトル（Ｖ２）との相対位置関係が前記第１基準関係に近づくとともに、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）に対して予め定められた第３基準位置ベクトル（Ｖ１３）と前記第３位置ベクトル（Ｖ３）との相対位置関係が予め定められた第２基準関係に近づくように、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）の位置姿勢を決定する、構成１に記載の設定装置（１００）。
前記演算部（１３）は、前記第１位置ベクトル（Ｖ１）と前記第２位置ベクトル（Ｖ２）との外積で表される第３位置ベクトル（Ｖ３）をさらに演算し、
前記決定部（１４）は、前記第１基準位置ベクトル（Ｖ１１）および前記第２基準位置ベクトル（Ｖ１２）と前記第１位置ベクトル（Ｖ１）および前記第２位置ベクトル（Ｖ２）との相対位置関係が前記第１基準関係に近づくとともに、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）に対して予め定められた第３基準位置ベクトル（Ｖ１３）と前記第３位置ベクトル（Ｖ３）との相対位置関係が予め定められた第２基準関係に近づくように、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）の位置姿勢を決定する、構成１に記載の設定装置（１００）。
【0251】
（構成３）
前記演算部（１３）は、前記第１位置ベクトル（Ｖ１）に直交する第３位置ベクトル（Ｖ３）をさらに演算し、
前記決定部（１４）は、前記第１基準位置ベクトル（Ｖ１１）および前記第２基準位置ベクトル（Ｖ１２）と前記第１位置ベクトル（Ｖ１）および前記第２位置ベクトル（Ｖ２）との相対位置関係が前記第１基準関係に近づくとともに、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）に対して予め定められた第３基準位置ベクトル（Ｖ１３）と前記第３位置ベクトル（Ｖ３）との相対位置関係が予め定められた第２基準関係に近づくように、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）の位置姿勢を決定する、構成１に記載の設定装置（１００）。
前記演算部（１３）は、前記第１位置ベクトル（Ｖ１）に直交する第３位置ベクトル（Ｖ３）をさらに演算し、
前記決定部（１４）は、前記第１基準位置ベクトル（Ｖ１１）および前記第２基準位置ベクトル（Ｖ１２）と前記第１位置ベクトル（Ｖ１）および前記第２位置ベクトル（Ｖ２）との相対位置関係が前記第１基準関係に近づくとともに、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）に対して予め定められた第３基準位置ベクトル（Ｖ１３）と前記第３位置ベクトル（Ｖ３）との相対位置関係が予め定められた第２基準関係に近づくように、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）の位置姿勢を決定する、構成１に記載の設定装置（１００）。
【0252】
（構成４）
前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）は、前記エンドエフェクタ（３０１）の三次元形状を定義する第２ＣＡＤデータによって示される、構成１から３のいずれかに記載の設定装置（１００）。
前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）は、前記エンドエフェクタ（３０１）の三次元形状を定義する第２ＣＡＤデータによって示される、構成１から３のいずれかに記載の設定装置（１００）。
【0253】
（構成５）
入力指示に従って前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）を作成するモデル作成部（３０）をさらに備え、
前記モデル作成部（３０）は、前記第１基準位置ベクトル（Ｖ１１）および前記第２基準位置ベクトル（Ｖ１２）を設定する、構成１から３のいずれかに記載の設定装置（１００）。
入力指示に従って前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）を作成するモデル作成部（３０）をさらに備え、
前記モデル作成部（３０）は、前記第１基準位置ベクトル（Ｖ１１）および前記第２基準位置ベクトル（Ｖ１２）を設定する、構成１から３のいずれかに記載の設定装置（１００）。
【0254】
（構成６）
前記エンドエフェクタ（３０１）は回転対称性を有し、
前記モデル作成部（３０）は、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）における回転対称軸と、自身に重なり合う最小回転角度θとを設定し、
前記登録部（１７）は、前記決定部（１４）によって決定された位置姿勢から前記回転対称軸を中心に前記最小回転角度θのｎ倍だけ回転させた前記エンドエフェクタモデルの位置姿勢を前記位置姿勢候補としてさらに登録し、
ｎは、１以上かつ３６０°／θ未満の整数である、構成５に記載の設定装置（１００）。
前記エンドエフェクタ（３０１）は回転対称性を有し、
前記モデル作成部（３０）は、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）における回転対称軸と、自身に重なり合う最小回転角度θとを設定し、
前記登録部（１７）は、前記決定部（１４）によって決定された位置姿勢から前記回転対称軸を中心に前記最小回転角度θのｎ倍だけ回転させた前記エンドエフェクタモデルの位置姿勢を前記位置姿勢候補としてさらに登録し、
ｎは、１以上かつ３６０°／θ未満の整数である、構成５に記載の設定装置（１００）。
【0255】
（構成７）
前記ワークモデル（Ｍ１）を表示装置（１５０）の画面（５０）に表示させる表示制御部（１１）をさらに備え、
前記受付部（１２）は、前記画面（５０）において指定された位置に基づいて、前記第１点（Ｐ１）および前記第２点（Ｐ２）を受け付ける、構成１から６のいずれかに記載の設定装置（１００）。
前記ワークモデル（Ｍ１）を表示装置（１５０）の画面（５０）に表示させる表示制御部（１１）をさらに備え、
前記受付部（１２）は、前記画面（５０）において指定された位置に基づいて、前記第１点（Ｐ１）および前記第２点（Ｐ２）を受け付ける、構成１から６のいずれかに記載の設定装置（１００）。
【0256】
（構成８）
前記表示制御部（１１）は、
前記ワークモデル（Ｍ１）を基準とする座標軸（５２ｘ，５２ｙ，５２ｚ）を前記画面（５０）に表示させ、
前記ワークモデル（Ｍ１）に対する操作に応じて、前記画面（５０）に表示される前記ワークモデル（Ｍ１）の位置姿勢を変更する、構成７に記載の設定装置（１００）。
前記表示制御部（１１）は、
前記ワークモデル（Ｍ１）を基準とする座標軸（５２ｘ，５２ｙ，５２ｚ）を前記画面（５０）に表示させ、
前記ワークモデル（Ｍ１）に対する操作に応じて、前記画面（５０）に表示される前記ワークモデル（Ｍ１）の位置姿勢を変更する、構成７に記載の設定装置（１００）。
【0257】
（構成９）
前記表示制御部（１１）は、前記画面（５０）において、前記決定部（１４）によって決定された位置姿勢の前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）を前記ワークモデル（Ｍ１）に重畳して表示させ、
前記決定部（１４）は、予め定められた方向に沿った並進移動および当該予め定められた方向に平行な回転軸を中心とする回転移動の少なくとも一方の操作を受け付け、当該操作に応じて、決定した位置姿勢を調整する、構成７または８に記載の設定装置（１００）。
前記表示制御部（１１）は、前記画面（５０）において、前記決定部（１４）によって決定された位置姿勢の前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）を前記ワークモデル（Ｍ１）に重畳して表示させ、
前記決定部（１４）は、予め定められた方向に沿った並進移動および当該予め定められた方向に平行な回転軸を中心とする回転移動の少なくとも一方の操作を受け付け、当該操作に応じて、決定した位置姿勢を調整する、構成７または８に記載の設定装置（１００）。
【0258】
（構成１０）
前記表示制御部（１１）は、前記画面（５０）において、前記予め定められた方向を示す軸を表示させる、構成９に記載の設定装置（１００）。
前記表示制御部（１１）は、前記画面（５０）において、前記予め定められた方向を示す軸を表示させる、構成９に記載の設定装置（１００）。
【0259】
（構成１１）
前記表示制御部（１１）は、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）の先端に接する所定形状のガイド面（６９ａ～６９ｃ）を前記画面（５０）に表示させる、構成９または１０に記載の設定装置（１００）。
前記表示制御部（１１）は、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）の先端に接する所定形状のガイド面（６９ａ～６９ｃ）を前記画面（５０）に表示させる、構成９または１０に記載の設定装置（１００）。
【0260】
（構成１２）
前記エンドエフェクタ（３０１）は、２本の指部（３１０）を有し、
前記ガイド面（６９ａ，６９ｂ）は、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）における前記２本の指部（３１０）の先端にそれぞれ対応する２点（Ｐ１０１，Ｐ１０２）を結ぶ線分を直径とする円筒形状、または、前記線分を直径とする円の外接正方形を断面とする角筒形状である、構成１１に記載の設定装置（１００）。
前記エンドエフェクタ（３０１）は、２本の指部（３１０）を有し、
前記ガイド面（６９ａ，６９ｂ）は、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）における前記２本の指部（３１０）の先端にそれぞれ対応する２点（Ｐ１０１，Ｐ１０２）を結ぶ線分を直径とする円筒形状、または、前記線分を直径とする円の外接正方形を断面とする角筒形状である、構成１１に記載の設定装置（１００）。
【0261】
（構成１３）
前記エンドエフェクタ（３０１）は、１以上の真空パッドを有する吸着ハンドであり、
前記ガイド面（６９ｃ）は、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）における前記１以上の真空パッドに対応するパーツ（９９）の先端面を含む平面形状である、構成１１に記載の設定装置（１００）。
前記エンドエフェクタ（３０１）は、１以上の真空パッドを有する吸着ハンドであり、
前記ガイド面（６９ｃ）は、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）における前記１以上の真空パッドに対応するパーツ（９９）の先端面を含む平面形状である、構成１１に記載の設定装置（１００）。
【0262】
（構成１４）
前記決定部（１４）によって決定された位置姿勢の前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）と前記ワークモデル（Ｍ１）との干渉判定を行なう判定部（１６）をさらに備え、
前記表示制御部（１１）は、
前記画面（５０）において、前記決定部（１４）によって決定された位置姿勢の前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）を前記ワークモデル（Ｍ１）に重畳して表示させ、
前記判定部（１６）によって干渉していると判定されたことに応じて、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）の表示形式を変更する、構成７または８に記載の設定装置（１００）。
前記決定部（１４）によって決定された位置姿勢の前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）と前記ワークモデル（Ｍ１）との干渉判定を行なう判定部（１６）をさらに備え、
前記表示制御部（１１）は、
前記画面（５０）において、前記決定部（１４）によって決定された位置姿勢の前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）を前記ワークモデル（Ｍ１）に重畳して表示させ、
前記判定部（１６）によって干渉していると判定されたことに応じて、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）の表示形式を変更する、構成７または８に記載の設定装置（１００）。
【0263】
（構成１５）
前記決定部（１４）によって決定された位置姿勢の前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）と前記ワークモデル（Ｍ１）との干渉判定を行なう判定部（１６）をさらに備え、
前記登録部（１７）は、前記判定部（１６）によって干渉していると判定された位置姿勢を前記位置姿勢候補から削除する、構成１から１３のいずれかに記載の設定装置（１００）。
前記決定部（１４）によって決定された位置姿勢の前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）と前記ワークモデル（Ｍ１）との干渉判定を行なう判定部（１６）をさらに備え、
前記登録部（１７）は、前記判定部（１６）によって干渉していると判定された位置姿勢を前記位置姿勢候補から削除する、構成１から１３のいずれかに記載の設定装置（１００）。
【0264】
（構成１６）
ロボット（３００）のエンドエフェクタ（３０１）がワーク（１）をピッキングするときの前記エンドエフェクタ（３０１）の位置姿勢候補の設定方法であって、
前記ワーク（１）の三次元形状を定義する第１ＣＡＤデータ（４２）によって示されるワークモデル（Ｍ１）上の第１点（Ｐ１）および第２点（Ｐ２）の指定を受け付けるステップと、
前記第１点（Ｐ１）および前記第２点（Ｐ２）から定義される点（Ｐ０）を始点とし、前記第１点（Ｐ１）から前記第２点（Ｐ２）への向きと同じ向きを有する第１位置ベクトル（Ｖ１）と、前記ワークモデル（Ｍ１）における前記第１点（Ｐ１）および前記第２点（Ｐ２）の法線ベクトル（Ｖａ，Ｖｂ）から定義される第２位置ベクトル（Ｖ２）とを演算するステップと、
前記エンドエフェクタ（３０１）の三次元形状を示すエンドエフェクタモデル（Ｍ２）に対して予め定められた第１基準位置ベクトル（Ｖ１１）および第２基準位置ベクトル（Ｖ１２）と、前記第１位置ベクトル（Ｖ１）および前記第２位置ベクトル（Ｖ２）との相対位置関係が予め定められた第１基準関係に近づくように、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）の位置姿勢を決定するステップと、
前記決定部（１４）によって決定された位置姿勢を前記位置姿勢候補として登録するステップとを備える、設定方法。
ロボット（３００）のエンドエフェクタ（３０１）がワーク（１）をピッキングするときの前記エンドエフェクタ（３０１）の位置姿勢候補の設定方法であって、
前記ワーク（１）の三次元形状を定義する第１ＣＡＤデータ（４２）によって示されるワークモデル（Ｍ１）上の第１点（Ｐ１）および第２点（Ｐ２）の指定を受け付けるステップと、
前記第１点（Ｐ１）および前記第２点（Ｐ２）から定義される点（Ｐ０）を始点とし、前記第１点（Ｐ１）から前記第２点（Ｐ２）への向きと同じ向きを有する第１位置ベクトル（Ｖ１）と、前記ワークモデル（Ｍ１）における前記第１点（Ｐ１）および前記第２点（Ｐ２）の法線ベクトル（Ｖａ，Ｖｂ）から定義される第２位置ベクトル（Ｖ２）とを演算するステップと、
前記エンドエフェクタ（３０１）の三次元形状を示すエンドエフェクタモデル（Ｍ２）に対して予め定められた第１基準位置ベクトル（Ｖ１１）および第２基準位置ベクトル（Ｖ１２）と、前記第１位置ベクトル（Ｖ１）および前記第２位置ベクトル（Ｖ２）との相対位置関係が予め定められた第１基準関係に近づくように、前記エンドエフェクタモデル（Ｍ２）の位置姿勢を決定するステップと、
前記決定部（１４）によって決定された位置姿勢を前記位置姿勢候補として登録するステップとを備える、設定方法。
【0265】
（構成１７）
構成１６に記載の設定方法をコンピュータに実行させるプログラム。
構成１６に記載の設定方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【0266】
本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0267】
１ ワーク、２ 対象ワーク、５ コンテナ、１０ 把持点設定部、１１ 表示制御部、１２ 受付部、１３ 演算部、１４ 決定部、１５ 複製処理部、１６ 判定部、１７ 登録部、２０ ヘッド制御部、２５ 画像処理部、３０ モデル作成部、４０ 記憶部、４１ 画像データ、４２ ＣＡＤデータ、４３ モデルデータ、４４ 把持点データ、５０ 設定画面、５１，７１，８６，９１ 領域、５２ｘ Ｘ軸、５２ｙ Ｙ軸、５２ｚ Ｚ軸、５３ｘ～５３ｚ，８３，Ｌ 線、５４，Ｔ６６，８４ テキスト、５５ 把持点選択ボタン群、５６ 削除ボタン、５７ 調整ボタン群、５７ａ～５７ｈ，６０ａ～６０ｈ，９１ｄ，９１ｅ ボタン、５７ｉ，６０ｉ，６３，７４ａ プルダウンボタン、５８ 反転ボタン群、５８ａ 上下反転ボタン、５８ｂ 左右反転ボタン、５９ リセットボタン、６０ 複製ボタン群、６１ コピーボタン、６２ 反転コピーボタン、６４，６５，６６ ボタン群、６７，６８，８５，８７，８８ タブ、６９ａ～６９ｃ 補助ガイド面、７０ モデル作成画面、７２ 座標軸、７３ 編集用ボタン群、７４ パーツ一覧、７５～８０，９７～９９ パーツ、８１ ラジオボタン群、８２，９２ チェックボックス、８６ａ，８６ｂ，８９，９０，９１ａ，９１ｂ，９１ｆ，９３ 入力欄、９１ｃ リスト、９４ 保存ボタン、９５ 終了ボタン、９６ 回転対称軸、１００ 画像処理装置、１０６ メモリカード、１１０ ＣＰＵ、１１２ メインメモリ、１１４ ハードディスク、１１６ 計測ヘッドインターフェース、１１６ａ 画像バッファ、１１８ 入力インターフェース、１２０ 表示コントローラ、１２４ 通信インターフェース、１２６ データリーダ／ライタ、１２８ バス、１５０ 表示装置、１６０ 入力装置、２００ ロボットコントローラ、３００ ロボット、３０１ エンドエフェクタ、３０２ 多関節アーム、３０３ ベース、３１０ 指部、４００ 計測ヘッド、４０１ 投影部、４０２ 撮像部、Ｍ１ ワークモデル、Ｐ０ 点、Ｐ１ 第１点、Ｐ２ 第２点、Ｐ３ 第３点、ＳＹＳ 制御システム、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ１３ 位置ベクトル、Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３ 基準位置ベクトル、Ｖａ，Ｖｂ 法線ベクトル。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
