CN109070365A - 物体操作装置及物体操作方法 - Google Patents

Abstract

物体识别部(4a)基于传感器(2)的测定数据而对对象物(6)的位置及姿态进行识别。安全距离计算部(4c)对从对象物(6)至不同于物体操作装置及对象物(6)的任意者的物体(7)为止的距离进行计算。操作控制部(4d)基于对象物(6)的位置及姿态和从对象物(6)至物体(7)为止的距离，对抓持装置(3)进行操作。操作控制部(4d)在具有物体操作装置能够选择的多个对象物(6)时，对直至物体(7)为止的距离超过规定的阈值的对象物(6)中的1个进行选择而由抓持装置(3)进行操作。

Description

物体操作装置及物体操作方法

技术领域

本发明涉及一边与人共享作业空间、一边抓持物体而进行操作的自动机即物体操作装置及物体操作方法。

背景技术

机器人等自动机在与人共享作业空间而进行作业时，必须考虑用于不与人碰撞的安全性和用于快速地进行作业的作业高效性。以兼顾安全性和作业高效性为目的，例如公开了专利文献1及2的发明。

专利文献1公开了下述内容，即，为了兼顾安全性和高效性，自动机对人的位置进行检测，与自动机和人的距离相应地改变自动机的动作速度。在人接近的情况下降低自动机的动作速度而实现安全的作业，在人远离的情况下提高自动机的动作速度而实现高效的作业。

专利文献2公开了下述内容，即，通过对动作模式进行切换而兼顾安全性和作业高效性。即，对应于与人(在专利文献2中称为移动体)的距离，使自动机停止，或使自动机以低输出动作，由此确保安全性，并还确保作业高效性。

专利文献1：日本特表2015－526309号公报

专利文献2：日本特开2014―176934号公报

发明内容

关于如上所述的自动机，与自动机及人的位置相应地降低自动机的动作速度及输出，因此在人接近自动机时，始终动作速度和/或输出变低，存在作业效率持续为低的课题。

本发明的目的在于解决上述的问题，提供能够兼顾安全性和高效性的物体操作装置，且在人接近的情况下也能够实现高效性的作业的物体操作装置及物体操作方法。

本发明的一个方式所涉及的物体操作装置，具有至少1个传感器及至少1个抓持装置，通过所述抓持装置对至少1个对象物进行抓持而操作，

该物体操作装置的特征在于，具有：

物体识别部，其基于所述传感器的测定数据而识别所述对象物的位置及姿态；

距离计算部，其对从所述对象物至不同于该物体操作装置及所述对象物的任意者的物体为止的距离进行计算；以及

操作控制部，其基于所述对象物的位置及姿态和从所述对象物至所述物体为止的距离，对所述抓持装置进行操作，

所述操作控制部在具有所述物体操作装置能够选择的多个对象物时，对直至所述物体为止的距离超过规定的阈值的对象物中的1个进行选择而由所述抓持装置进行操作。

发明的效果

根据本发明，物体操作装置对与人碰撞的可能性进行判断，并选择能够高效地进行作业的对象物，因此与单纯地降低装置的动作速度相比，能够高效地实现作业。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的物体操作装置的硬件结构图。

图2是表示图1的物体操作装置的功能图。

图3是由图1的物体操作装置执行的整体处理流程图。

图4是由图1的物体操作装置的操作控制部执行的处理流程图。

图5是表示本发明的实施方式2所涉及的物体操作装置的硬件结构图。

图6是表示图5的物体操作装置的功能图。

图7是由图5的物体操作装置执行的整体处理流程图。

图8是表示基于事先确定的空间上的任意的面信息而计算出的安全距离的图。

图9是表示本发明的实施方式3所涉及的物体操作装置的硬件结构图。

图10是由图9的物体操作装置执行的、实现安全的动作的抓持装置及用于选择对象物的操作控制部的处理流程图。

图11是表示针对每个抓持装置的抓持时的动作方向的差异的图。

图12是由图9的物体操作装置执行的、用于对针对每个抓持装置的动作方向的安全性进行计算的处理流程图。

图13是由图9的物体操作装置执行的、实现安全且高效的动作的抓持装置及用于选择对象物的操作控制部的处理流程图。

图14是由图9的物体操作装置执行的、实现安全且高效的动作的抓持方法、抓持装置及用于选择对象物的操作控制部的处理流程图。

图15是表示本发明的实施方式4所涉及的物体操作装置的硬件结构图。

图16是表示图15的物体操作装置的功能图。

图17是由图15的物体操作装置的操作控制部执行的第1整体处理流程图。

图18是由图15的物体操作装置的操作控制部执行的第2整体处理流程图。

图19是表示本发明的实施方式5所涉及的物体操作装置的硬件结构图。

图20是表示图19的物体操作装置的功能图。

图21是由图19的物体操作装置的操作控制部执行的整体处理流程图。

具体实施方式

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的物体操作装置的硬件结构图。图1的物体操作装置具有至少1个传感器及至少1个抓持装置，通过抓持装置将至少1个操作对象的物体(下面，称为对象物)抓持而进行操作。

图1的物体操作装置具有移动装置1、传感器2、抓持装置3、信息处理装置4及传感器5。移动装置1、传感器2、抓持装置3及传感器5与信息处理装置4连接。信息处理装置4具有中央处理装置(CPU)41、保存有执行程序的只读存储器(ROM)42、对输入输出信号进行保持的随机存取存储器(RAM)43、接收人的操作的输入装置44、对人提示信息的显示装置45。输入装置44例如包含鼠标、键盘、姿势识别用照相机、装载型加速度传感器等。显示装置45例如包含显示器等。

移动装置1是使传感器2、抓持装置3及传感器5移动的装置，为了使传感器2、5向用于测定的视点移动，或者使抓持装置3向用于操作对象物的位置移动而被使用。在这里所说的移动装置是具有基于动作指令通过自动控制而移动的功能的装置，可以是使机器人、机械手、移动台车、直进轴、多个移动轴组合的装置。

传感器2对物体操作装置的周边进行测定，对对象物的位置及姿态进行识别。传感器2是照相机或3维视觉传感器。传感器2可以是针孔照相机、测距照相机、取景照相机、光场照相机、立体照相机、主动式立体照相机、无源立体照相机、使用光度立体视觉***、Time－of－Flight法的传感器、使用空间码化法的传感器、使用StructuredLight法的传感器、激光扫描器。

抓持装置3是用于对物体操作装置的周边的对象物进行操作的机构。抓持装置3可以是吸附于对象物而进行拾取的吸附型抓持装置，也可以是夹持对象物而提起的夹持型抓持装置。另外，吸附型抓持装置的吸嘴的个数、夹持型抓持装置的指及爪的根数、其形状能够任意地选择。

传感器5对物体操作装置的周边进行测定，对物体操作装置的周边中的不同于物体操作装置及对象物的任意者的物体，例如，物体操作装置的周边中的人的位置及姿态进行识别。传感器5可以是照相机或3维视觉传感器，也可以是对声波、热、光、振动或者磁性进行检测的传感器。照相机或3维视觉传感器与传感器2同样地，可以是针孔照相机、测距照相机、取景照相机、光场照相机、立体照相机、主动式立体照相机、无源立体照相机、使用光度立体视觉***、Time－of－Flight法的传感器、使用空间码化法的传感器、使用StructuredLight法的传感器、激光扫描器。对声波、热、光、振动或者磁性进行检测的传感器，可以是光传感器、光电元件、光电二极管、红外线传感器、放射线传感器、磁传感器、超声波距离计、静电电容位移计、光位置传感器。此外，显而易见可以将传感器2及传感器5统一为相同方式的1个传感器，通过1个传感器实现对象物及人的位置及姿态的识别。

图2是表示图1的物体操作装置的功能图。在这里，信息处理装置4在功能上具有物体识别部4a、人识别部4b、安全距离计算部4c及操作控制部4d。物体识别部4a基于通过传感器2得到的对象物的测定数据，对对象物的位置及姿态进行识别。人识别部4b基于通过传感器5得到的人的测定数据，识别物体操作装置的周边中的人的位置及姿态。安全距离计算部4c计算从对象物至不同于该物体操作装置及对象物的任意者的物体为止的距离而作为该对象物的安全距离。安全距离计算部4c基于人的位置及姿态和对象物的位置及姿态而计算对象物的安全距离。操作控制部4d基于对象物的位置及姿态和对象物的安全距离，生成用于对抓持装置3进行操作的动作指令，以使得抓持对象物。此外，在本说明书中，安全是指机器人与人碰撞的可能性低。

物体识别部4a基于传感器2的测定数据，对对象物的位置及姿态进行识别。此时，从照相机的图像、3维视觉传感器的图像、距离图像、点云数据等将背景区域删除而计算对象物的区域的重心，或将对象物的模型应用于图像、距离图像、点云数据等，通过一般性的计算机视觉的方法从图像提取对象物，能够对对象物的区域和其位置及姿态进行识别。也能够从图像中的对象物的区域定义对象物的位置。可以将区域的重心定义作为对象物的位置，也可以将与空间上的特定的位置最接近的区域的表面上的点的位置定义作为对象物的位置。此时，可以应用倒角匹配、模板匹配、Iterative Closest Point法、特征提取、哈希、包含深层学习的机械学习方法、强化学习方法、及它们的衍生技术。

人识别部4b基于通过传感器5得到的人的测定数据，对物体操作装置的周边中的人的位置及姿态进行识别。此时，与物体识别部4a同样地，能够通过一般性的计算机视觉的方法对人的位置进行识别。另外，使用光传感器、光电元件、光电二极管、红外线传感器、放射线传感器、磁传感器、超声波距离计、静电电容位移计、光位置传感器等，对人的大致的位置进行推定，对人体中的与移动装置1最接近的位置进行计算，将从该位置起相对于移动装置1的方向矢量计算作为姿态，由此可以对人的位置及姿态和人的区域进行计算。可以从人的区域对人的位置进行定义。可以将区域的重心定义作为人的位置，也可以将与空间上的特定的位置最接近的区域的表面上的点的位置定义作为人的位置。以上，能够对人的位置进行计算。

安全距离计算部4c基于人的位置及姿态和对象物的位置及姿态而计算对象物的安全距离。在这里所说的安全距离是指人和对象物可相互接近至何种程度，将人的位置和对象物的位置之间的距离定义作为安全距离。在人和/或对象物为多个的情况下，针对各个人和各个对象物之间而对安全距离进行计算。

操作控制部4d基于对象物的位置及姿态和对象物的安全距离，生成用于对抓持装置3进行操作的动作指令，以使得抓持对象物。操作控制部在具有物体操作装置能够选择的多个对象物时，对安全距离超过规定的阈值的对象物中的1个进行选择而由抓持装置3进行操作。

图3是由图1的物体操作装置执行的整体处理流程图。在图3的步骤S1中，信息处理装置4通过传感器2对对象物进行测量。在步骤S2中，信息处理装置4通过物体识别部4a对对象物的位置及姿态进行识别。在步骤S3中，信息处理装置4通过传感器5对人进行测量。在步骤S4中，信息处理装置4通过人识别部4b对人的位置及姿态进行识别。在步骤S5中，信息处理装置4通过安全距离计算部4c计算针对每个对象物的安全距离。在步骤S6中，信息处理装置4通过操作控制部4d，对在安全距离的范围内是否不存在其它物体进行判断，在YES时进入至步骤S7，在NO时进入至步骤S9。在步骤S7中，信息处理装置4通过操作控制部4d执行图4的操作计划处理。

图4是由图1的物体操作装置的操作控制部4d执行的处理流程图。实施方式1所涉及的操作控制部4d在物体操作装置的周边存在多个对象物的情况下，对如果抓持哪个对象物则是安全且高效的进行判断，生成与其相对应的动作指令而输出。

在图4的步骤S11中，操作控制部4d对多个对象物中的1个进行选择。在步骤S12中，操作控制部4d判断对象物的安全距离是否超过阈值，在YES时进入至步骤S13，在NO时进入至步骤S16。

阈值以移动装置1及抓持装置3的动作速度、移动装置1及抓持装置3的重量、在移动装置1及抓持装置3碰撞时对方侧所承受的力为基准。阈值在动作速度、重量、碰撞的对方侧所承受的力大的情况下，决定为安全距离变长，即使与人碰撞，影响及损伤也小。操作控制部4d，例如以随着抓持装置3的重量及速度增大而使阈值增大，随着抓持装置3的重量及速度减少而使阈值减少的方式决定阈值。在某对象物的安全距离小于或等于阈值的情况下，其对象物不设为抓持候选，对下一个对象物继续操作计划处理。在某对象物的安全距离超过阈值的情况下，将其对象物作为抓持候选，计算对其对象物进行抓持时的抓持装置3的抓持姿态。

在步骤S13中，操作控制部4d基于对象物的位置及姿态，计算用于对该对象物进行抓持的抓持装置3的抓持姿态。在步骤S14中，操作控制部4d判断是否能够从抓持装置3的当前的位置移动为通过步骤S13计算出的抓持姿态，在YES时进入至步骤S15，在NO时进入至步骤S16。其是通过判断物体操作装置和周边环境的干涉是否没有发生，及移动装置1的运动学是否能够解决而进行的。在步骤S15中，操作控制部4d计算从抓持装置3的当前的位置起的移动时间。在步骤S16中，操作控制部4d判断是否对全部对象物进行了计算，在YES时进入至步骤S18，在NO时进入至步骤S17。在步骤S17中，操作控制部4d对多个对象物中的下一个对象物进行选择。在步骤S18中，操作控制部4d选择安全距离超过阈值的对象物中的、将抓持装置的移动时间最小化的对象物。在步骤S19中，操作控制部4d对作业变得最高效的抓持装置3的抓持姿态进行选择。由此，操作控制部4d决定出使抓持装置3向通过步骤S18选择出的对象物及通过步骤S19选择出的抓持姿态移动的操作计划。

在图3的步骤S8中，信息处理装置4基于通过步骤S7决定的操作计划而发出动作指令。信息处理装置4最终对移动时间最短的抓持装置3的抓持姿态和与其相对应的对象物进行选择，将用于对其对象物进行抓持的动作指令输出。

在图3的步骤S9中，信息处理装置4将需要操作的安全化通知给用户。在安全距离的范围内存在其它物体的情况下，为了进行物体的操作，需要进行降低移动装置1及抓持装置3的动作速度、对物体操作装置的作业进行变更、将物体操作装置停止、向周边发出警告等用于将操作安全化的处理。因此，信息处理装置4可以向用户通知以将操作安全化，也可以自动地进行用于将操作安全化的上述的处理的任意者。

在图3的步骤S7中，作为用于选择对象物的优先级，移动时间变得最短这样的条件预先设定于信息处理装置4。信息处理装置4按照所设定的优先级，选择进行抓持的对象物。此外，信息处理装置4优选对移动时间变得最短的对象物进行选择，但也可以对具有比其它至少1个对象物所涉及的移动时间短的移动时间的对象物(即，移动时间为第2、第3、…变得最短的对象物)进行选择。另外，信息处理装置4也可以对移动时间比规定的阈值短的1个或多个对象物中的任意者进行选择。

根据实施方式1所涉及的物体操作装置，判断与人的碰撞可能性，并对能够高效地作业的对象物及抓持方法进行选择，因此与单纯地降低装置的动作速度相比，能够高效地实现作业。

根据实施方式1所涉及的物体操作装置，在存在物体操作装置、多个对象物、人的环境中，能够判断如果对多个对象物中的哪个进行抓持则是安全且高效的，与在人接近而来的情况下单纯地降低动作速度的情况相比能够实现高效的作业。

实施方式2.

图5是表示本发明的实施方式2所涉及的物体操作装置的硬件结构图。图5的物体操作装置取代图1的信息处理装置4及传感器5而具有信息处理装置4A。信息处理装置4A在图1的信息处理装置4的结构要素的基础上，具有辅助存储装置46。辅助存储装置46例如是硬盘驱动器或固态驱动器。

在实施方式2中，信息处理装置4A取代与对人进行识别的传感器连接，而是具有辅助存储装置46。辅助存储装置46预先储存从对象物至不同于物体操作装置及对象物的任意者的物体为止的距离。辅助存储装置46，例如对与安全相关而事先确定的空间上的任意的点或面的信息进行储存。信息处理装置4A不是基于传感器的测定数据而对人进行识别，而是通过参照在辅助存储装置46中储存的信息，从而能够使作业变得高效，并确保安全性。

图6是表示图5的物体操作装置的功能图。图6的信息处理装置4A在功能上取代图2的人识别部4b而具有数据库(DB)4e。数据库4e存在于辅助存储装置46上，对事先确定的空间上的任意的点或者面的信息进行储存。安全距离计算部4c基于数据库4e的信息和对象物的位置及姿态，计算对象物的安全距离。

图7表示图5的物体操作装置的整体处理流程图。在图7的步骤S21中，信息处理装置4A通过传感器2对对象物进行测量。在图7的步骤S22中，信息处理装置4A通过物体识别部4a对对象物的位置及姿态进行识别。在图7的步骤S23中，信息处理装置4A通过安全距离计算部4c对针对每个对象物的安全距离进行计算。在图7的步骤S24中，信息处理装置4A通过操作控制部4d执行操作计划处理。在图7的步骤S25中，信息处理装置4A基于通过步骤S24决定的操作计划而发出动作指令。由于图2的人识别部不存在，因此如果通过传感器2测定对象物，则能够决定对象物的操作计划。相对于实施方式1的变更点，是针对每个对象物的安全距离的计算方法。

图8是表示本发明的实施方式2所涉及的、基于事先确定的空间上的任意的面的信息而计算出的安全距离的图。辅助存储装置46储存有事先确定的任意的面8的信息。其表示例如在抓持装置3越过该面而作业的情况下，抓持装置3与人7碰撞的危险性增大。在图8中，在从抓持装置3观察时在越过面8的目的地存在多个对象物6。关于各对象物6，对面8和最远离面8的该对象物上的点之间的距离进行计算，将其定义作为安全距离9。在该情况下，安全距离越长，判断为越存在与人碰撞的可能性。

此外，取代面8，使用事先确定的空间上的“点”，也同样地能计算安全距离。

此外，辅助存储装置46取代事先确定的空间上的面及点，对从对象物至不同于物体操作装置及对象物的任意者的物体为止的距离进行预先储存。

通过对对象物6的位置及姿态进行识别，从而能够根据与面8的关系而计算对象物6的安全距离，基于针对每个对象物的安全距离和针对每个对象物的位置及姿态，能够与实施方式1同样地计划对象物的操作。

如以上所述，在实施方式2中，基于由传感器2得到的测定数据和在辅助存储装置46中储存的事先确定的空间上的任意的点或者面的信息，能够制定安全且高效的操作计划。

实施方式3.

图9是表示本发明的实施方式3所涉及的物体操作装置的硬件结构图。图9的物体操作装置取代图5的物体操作装置的信息处理装置4A而具有信息处理装置4B，还具有抓持装置10。

为了对各种对象物进行操作，有时具有物体操作装置能够选择的多个抓持装置。能够选择的多个抓持装置是不同的种类的抓持装置，例如包含夹持型抓持装置及吸附型抓持装置。在实施方式3中，以其作业为目的，物体操作装置具有2种抓持装置，即抓持装置3及抓持装置10。在该情况下，不仅决定对多个对象物中的、哪个对象物进行操作，还决定通过多个抓持装置中的、哪个抓持装置抓持对象物。此时，整体的处理流程与图7相同，但通过改变操作控制部中的处理流程，从而实现还包含抓持装置的选择的操作计划。

图10是由图9的物体操作装置执行的、实现安全的动作的抓持装置及用于选择对象物的操作控制部的处理流程图。基于对象物的位置及姿态和对象物的安全距离，决定抓持装置及对象物，输出用于取得与其相对应的抓持装置的抓持姿态的动作指令。

在图10的步骤S31中，操作控制部4d对多个对象物中的1个进行选择。在步骤S32中，操作控制部4d基于对象物的位置及姿态，对用于抓持该对象物的各抓持装置的抓持姿态进行计算。此时，由于存在多个种类的抓持装置，因此对各个抓持装置的抓持姿态进行计算。在步骤S33中，操作控制部4d对是否能够从抓持装置的当前的位置移动为通过步骤S32计算出的抓持姿态进行判断，在YES时进入至步骤S34，在NO时进入至步骤S36。

在步骤S34中，基于对象物的安全距离，对通过各抓持装置进行抓持时的动作方向进行计算。在步骤S35中，操作控制部4d对各抓持装置的动作方向的安全性进行计算。

在将相同的对象物通过不同的抓持装置抓持的情况下，例如如图11所示，有时针对每个抓持装置而动作方向不同。在图11中，在通过夹持型抓持装置12抓持对象物6的情况下，夹持型抓持装置12的动作方向朝向人7。另一方面，在通过吸附型抓持装置11抓持对象物6的情况下，相对于对象物6的宽面而接近，因此吸附型抓持装置11的动作方向不同于夹持型抓持装置12的动作方向。在如图11的夹持型抓持装置12这样朝向人进行动作的情况下，抓持装置12和人的碰撞的可能性高。因此，在图10的处理流程中，在计算出通过各抓持装置进行抓持时的动作方向后，对各抓持装置的动作方向的安全性进行计算，选择具有最安全的动作方向的抓持装置和与其相对应的对象物。

在步骤S36中，操作控制部4d判断是否对全部对象物进行了计算，在YES时进入至步骤S38，在NO时进入至步骤S37。在步骤S37中，操作控制部4d对多个对象物中的下一个对象物进行选择。在步骤S38中，操作控制部4d对具有最安全的动作方向的抓持装置及对应的对象物进行选择。

图12是由图9的物体操作装置执行的、用于计算针对每个抓持装置的动作方向的安全性的处理流程图。在图12的步骤S41中，操作控制部4d基于抓持装置的移动方向，通过抓持装置的动作而推定对象物移动的长度及方向。在步骤S42中，操作控制部4d基于步骤S41的推定结果，推定移动后的对象物的位置。在步骤S43中，操作控制部4d根据推定出的位置而再次计算对象物的安全距离。对象物的安全距离，可以如实施方式1这样基于由人识别部识别出的人的位置及姿态进行计算，也可以如实施方式2这样基于与安全相关而事先确定的空间上的任意的点或面的信息进行计算。通过以上的处理，能够对实现安全的动作的抓持装置和进行抓持的对象物进行选择。

由此，操作控制部4d推定通过各抓持装置操作对象物时的对象物的位置，根据推定出的位置对安全距离超过阈值的抓持装置中的1个进行选择而操作对象物。操作控制部4d根据推定出的位置对安全距离超过阈值的抓持装置中的、将抓持装置的移动时间最小化的抓持装置进行选择而操作对象物。由此，能够制定用于实现安全且高效的作业的操作计划。

并且，参照图13及图14，示出兼顾安全性和高效性的情况下的操作控制部的处理流程图。

图13是由图9的物体操作装置执行的、实现安全且高效的动作的抓持装置及用于选择对象物的操作控制部的处理流程图。在这里，相对于图10所示的流程图，进一步对从当前的抓持装置位置移动为抓持装置的抓持姿态时的移动时间进行计算，最终对具有安全且移动时间短的动作方向的抓持装置和与其相应的对象物进行选择。

在图13的步骤S51中，操作控制部4d对多个对象物中的1个进行选择。在步骤S52中，操作控制部4d基于对象物的位置及姿态，对用于抓持该对象物的各抓持装置的抓持姿态进行计算。在步骤S53中，操作控制部4d对是否能够从抓持装置的当前的位置移动为通过步骤S52计算出的抓持姿态进行判断，在YES时进入至步骤S54，在NO时进入至步骤S57。

在步骤S54中，基于对象物的安全距离，对通过各抓持装置抓持时的动作方向进行计算。在步骤S55中，操作控制部4d对各抓持装置的动作方向的安全性进行计算。在步骤S56中，操作控制部4d对从抓持装置的当前的位置起的移动时间进行计算。

在步骤S57中，操作控制部4d判断是否对全部对象物进行了计算，在YES时进入至步骤S59，在NO时进入至步骤S58。在步骤S58中，操作控制部4d对多个对象物中的下一个对象物进行选择。在步骤S59中，操作控制部4d对具有安全且移动时间短的动作方向的抓持装置及对应的对象物进行选择。

在兼顾安全性和移动时间的情况下，可以使用评价函数：F＝aS+bT。S表示与动作方向相对应的安全性，由安全距离进行定义。T表示从抓持装置的当前的位置起的移动时间。a及b是任意的加权系数，与在作业中是将安全性优先，还是将效率优先相应地进行调整。也可以相对于评价函数，加入将各自的系数进行标准化的权重。

在图13的操作计划处理中，作为用于对抓持装置进行选择的优先级，将安全且移动时间短这样的条件预先设定于信息处理装置4B。信息处理装置4B按照所设定的优先级，对抓持装置进行选择。此外，信息处理装置4B优选对移动时间变得最短的抓持装置进行选择，但也可以对具有比其它至少1个抓持装置的移动时间短的移动时间的抓持装置(即，移动时间为第2、第3、…变得最短的抓持装置)进行选择。另外，信息处理装置4B也可以对移动时间比规定的阈值短的1个或多个抓持装置中的任意者进行选择。

以上，自动地选择抓持装置及对象物而决定操作计划，以使得兼顾安全和高效性。

例如，在通过夹持型抓持装置抓持对象物时，即使无法夹着对象物，有时也能够进行将抓持装置按压对象物的“掏出”。如上所述，关于1个抓持装置，有时存在多个不同的抓持方法。在该情况下，也能够与先前的说明同样地对抓持方法进行选择而决定操作计划。

图14是由图9的物体操作装置执行的、实现安全且高效的动作的抓持方法、抓持装置及用于选择对象物的操作控制部的处理流程图。在具有至少1个抓持装置能够选择的多个抓持方法的情况下，与存在多个抓持装置的情况同样地，对通过各抓持方法抓持时的动作方向进行计算，由此能够对抓持方法进行选择。

在图14的步骤S61中，操作控制部4d对多个对象物中的1个进行选择。在步骤S62中，操作控制部4d基于对象物的位置及姿态，对用于抓持该对象物的各抓持方法的抓持姿态进行计算。在步骤S63中，操作控制部4d对是否能够从抓持装置的当前的位置移动为通过步骤S62计算出的抓持姿态进行判断，在YES时进入至步骤S64，在NO时进入至步骤S67。

在步骤S64中，基于对象物的安全距离，对通过各抓持方法抓持时的动作方向进行计算。在步骤S65中，操作控制部4d对各抓持方法的动作方向的安全性进行计算。在步骤S66中，操作控制部4d对从抓持装置的当前的位置起的移动时间进行计算。

在步骤S67中，操作控制部4d判断是否对全部对象物进行了计算，在YES时进入至步骤S69，在NO时进入至步骤S68。在步骤S68中，操作控制部4d对多个对象物中的下一个对象物进行选择。在步骤S69中，操作控制部4d对具有安全且移动时间短的动作方向的抓持方法及对应的对象物进行选择。

在图14的操作计划处理中，作为用于对抓持方法进行选择的优先级，移动时间变得最短这样的条件预先设定于信息处理装置4B。信息处理装置4B按照所设定的优先级，对抓持方法进行选择。此外，信息处理装置4B优选对移动时间变得最短的抓持方法进行选择，但也可以对具有比其它至少1个抓持方法所涉及的抓持装置的移动时间短的移动时间的抓持方法(即，移动时间为第2、第3、…变得最短的抓持方法)进行选择。另外，信息处理装置4B也可以对移动时间比规定的阈值短的1个或多个抓持方法中的任意者进行选择。

由此，操作控制部4d推定通过各抓持方法操作对象物时的对象物的位置，根据推定出的位置对安全距离超过阈值的抓持方法中的1个进行选择而操作对象物。操作控制部4d根据推定出的位置对安全距离超过阈值的抓持方法中的、将抓持装置的移动时间最小化的抓持方法进行选择而操作对象物。

另外，在存在能够选择的多个对象物、能够选择的多个抓持装置及能够选择的多个抓持方法的情况下也同样地，能够选择对象物、抓持装置及抓持方法而决定操作计划。

通过以上的方法，能够安全且高效地选择对象物、抓持装置及抓持方法。

实施方式4.

图15是表示本发明的实施方式4所涉及的物体操作装置的硬件结构图。图15的物体操作装置取代图1的信息处理装置4而具有信息处理装置4C。信息处理装置4C在图1的信息处理装置4的结构要素的基础上，与图5的信息处理装置4A同样地，具有辅助存储装置46。辅助存储装置46如前所述，例如是硬盘驱动器或固态驱动器。

图16是表示图15的物体操作装置的功能图。数据库(DB)4e存在于辅助存储装置46上，针对每个物体的姿态，且针对抓持装置3的每个抓持姿态，对事先推定出的抓持成功率进行储存。抓持成功率可以事先使用具有相同的硬件结构的装置而实验性地计算出。抓持成功率可以基于物体的CAD数据和抓着物体的抓持装置3的CAD数据，通过物理仿真而推测。

图15的物体操作装置也按照图3的整体处理流程图动作。但是，信息处理装置4C的操作控制部4d取代图4的操作计划处理(步骤S7)，而执行图17的操作计划处理(步骤S7A)或图18的操作计划处理(步骤S7B)。

图17是由图15的物体操作装置的操作控制部4d执行的第1整体处理流程图。图17的操作计划处理取代图4的步骤S15及S18而包含步骤S15A及S18A。在步骤S15A中，操作控制部4d根据事先推定而在数据库中储存的抓持成功率，基于对象物的姿态及抓持装置3的抓持姿态，决定通过抓持装置3实现的对象物的抓持成功率。在步骤S18A中，操作控制部4d对安全距离超过阈值的对象物中的、将抓持成功率最大化的对象物进行选择。如上所述，在图17的操作计划处理中，取代对抓持装置3的移动时间进行计算，而决定通过抓持装置3实现的对象物的抓持成功率。

在图17的操作计划处理中，作为用于选择对象物的优先级，将抓持成功率最高这样的条件预先设定于信息处理装置4C。信息处理装置4C按照所设定的优先级，对抓持的对象物进行选择。此外，信息处理装置4C优选对抓持成功率最高的对象物进行选择，但也可以对具有比其它至少1个对象物所涉及的抓持成功率高的抓持成功率的对象物(即，抓持成功率为第2、第3、…最高的对象物)进行选择。另外，信息处理装置4C也可以对抓持成功率比规定的阈值高的1个或多个对象物中的任意者进行选择。

在对抓持的对象物进行选择时，与实施方式1～3同样地，可以考虑移动时间。参照图18，对考虑移动时间的情况下的操作计划处理进行说明。

图18是由图15的物体操作装置的操作控制部4d执行的第2整体处理流程图。图18的操作计划处理取代图4的步骤S15及S18而包含步骤S15B及S18B。在步骤S15B中，操作控制部4d对从抓持装置3的当前的位置起的移动时间进行计算，并且决定通过抓持装置3实现的对象物的抓持成功率。在步骤S18B中，操作控制部4d基于抓持成功率及移动时间两者对作业效率进行计算，对安全距离超过阈值的对象物中的、将作业效率最大化的对象物进行选择。作业效率，例如由下式的设想移动时间TA表示。

TA＝p×T1+(1－p)×T2

在这里，p表示抓持成功率，T1表示对象物的抓持成功时的移动时间，T2表示对象物的抓持失败而尝试再次抓持时的移动时间。在设想移动时间TA短时，判断为作业效率更高。

在图18的操作计划处理中，作为用于选择对象物的优先级，作业效率最高这样的条件预先设定于信息处理装置4C。信息处理装置4C按照所设定的优先级，对抓持的对象物进行选择。此外，信息处理装置4C优选对作业效率最高的对象物进行选择，但也可以对具有比其它至少1个对象物所涉及的作业效率高的作业效率的对象物(即，作业效率为第2、第3、…最高的对象物)进行选择。另外，信息处理装置4C也可以对作业效率比规定的阈值高的1个或多个对象物中的任意者进行选择。

根据图17及图18的操作计划处理，与实施方式1～3同样地，对与人的碰撞可能性进行判断，并对能够高效地作业的对象物及抓持方法进行选择，因此与单纯地降低装置的动作速度相比，能够高效地实现作业。

在实施方式3中，对按照与抓持成功率相关的优先级对多个对象物中的1个进行选择的情况进行了说明，但也可以按照与抓持成功率相关的优先级，对多个抓持装置中的1个进行选择(参照图13)，对多个抓持方法中的1个进行选择(参照图14)。

实施方式5.

图19是表示本发明的实施方式5所涉及的物体操作装置的硬件结构图。图19的物体操作装置取代图15的信息处理装置4C而具有信息处理装置4D。信息处理装置4D具有与图15的信息处理装置4C相同的结构要素，并且与外部的管理装置13连接。

管理装置13是使对工厂或仓库等使用实施方式5所涉及的物体操作装置的现场中的、管理作业的整体工序的软件进行动作的个人计算机或服务器装置。管理装置13可以是仓库中的仓库管理***(WMS)，也可以是生产现场中的生产管理***。

图20是表示图19的物体操作装置的功能图。从管理装置13，将关于在后续工序中优先的物体的信息发送至信息处理装置4D，暂时储存于数据库4e。关于在后续工序中优先的物体的信息是指，例如，为了生产时的组装作业而优先所需的物体的顺序。关于在后续工序中优先的物体的信息，可以是关于从仓库接下来配送的商品的信息，也可以是优先所需的物体(商品)的顺序。关于在后续工序中优先的物体的信息，从数据库4e发送至操作控制部4d。

图19的物体操作装置也按照图3的整体处理流程图动作。但是，信息处理装置4D的操作控制部4d取代图4的操作计划处理(步骤S7)，而执行图21的操作计划处理(步骤S7C)。

图21是由图19的物体操作装置的操作控制部4d执行的整体处理流程图。图21的操作计划处理取代图4的步骤S15及S18而包含步骤S15C及S18C。在步骤S15C中，操作控制部4d对从抓持装置3的当前的位置起的移动时间进行计算，并且决定通过抓持装置3实现的对象物的抓持成功率。在步骤S18C中，操作控制部4d基于关于在后续工序中优先的物体的信息，对安全距离超过阈值的对象物中的、将作业效率最大化的对象物进行选择。

在图21的操作计划处理中，例如如参照图18说明所述对设想移动时间进行计算，可以对具有比其它至少1个对象物所涉及的设想移动时间短的设想移动时间的多个对象物中的、在后续工序中最优先的对象物进行选择。可以对在后续工序中优先的多个对象物中的、设想移动时间变得最短的对象物进行选择。可以对在后续工序中优先的对象物最优先地选择。如上所述，信息处理装置4D作为用于选择对象物的优先级，还使用关于在后续工序中优先的对象物的信息。

根据图21的操作计划处理，与实施方式1～4同样地，对与人的碰撞可能性进行判断，并对能够高效地作业的对象物及抓持方法进行选择，因此与单纯地降低装置的动作速度相比，能够高效地实现作业。

在实施方式5中，对按照与在后续工序中优先的物体相关的优先级而对多个对象物中的1个进行选择的情况进行了说明，但也可以按照与在后续工序中优先的物体相关的优先级，对多个抓持装置中的1个进行选择(参照图13)，对多个抓持方法中的1个进行选择(参照图14)。

可以将以上说明的实施方式1～5的特征相互组合。

本发明的实施方式具有下面的特征。

在具有传感器和抓持装置的机器人中，

物体识别部根据从该传感器得到的测定数据计算对象物的位置及姿态，

安全距离计算部对该对象物和人碰撞的可能性进行计算，

操作控制部基于该对象物的位置及姿态和该对象物的安全距离，决定成为机器人的操作对象的对象物、该抓持装置的种类、该抓持装置所涉及的抓持方法中的任意大于或等于1个。

由此，一边考虑与人的碰撞危险性，一边改变成为操作对象的对象物、抓持装置、抓持方法，由此能够实现高效且安全的对象物操作。

该操作控制部以将该对象物的安全距离处于任意的范围内的对象物中的、按照规定的优先级选择出的对象物设为优先而抓持的方式对动作指令进行计算。

由此，一边考虑与人的碰撞危险性，一边改变成为操作对象的对象物、抓持装置、抓持方法，由此能够实现高效且安全的对象物操作。

该操作控制部以将该对象物的安全距离处于任意的范围内的对象物中的、从当前的机器人的姿态取得抓持动作的时间变短的抓持装置的位置及姿态的对象物、抓持成功率高的对象物、在后续工序中优先的对象物中的至少一个设为优先而抓持的方式对动作指令进行计算。

由此，能够确保安全性，并对成为最高效的操作对象的对象物进行选择。

该操作控制部在抓持对象物时，在能够对该抓持装置的位置及姿态计算多个的情况下，基于抓持时的动作方向对与人的碰撞的危险性进行评价，以与人的碰撞的危险性少的抓持装置的位置及姿态而优先地抓持的方式对动作指令进行计算。

由此，能够对安全且高效的稳定的抓持方法(抓持装置相对于对象物的位置及姿态)进行选择。

该机器人具有多个抓持装置，

该操作控制部基于抓持时的动作方向对与人的碰撞的危险性进行评价，以与人的碰撞的危险性少的抓持装置的种类而优先地抓持的方式对动作指令进行计算。

由此，能够对安全的抓持装置进行选择。

该机器人具有多个抓持单元，

该操作控制部基于抓持时的动作方向对与人的碰撞的危险性进行评价，以与人的碰撞的危险性少的抓持方法优先地抓持的方式对动作指令进行计算。

由此，能够对安全且高效的抓持方法进行选择。

该安全距离计算部基于该对象物的位置及姿态或者对该对象物进行操作时的该抓持装置的前端位置、根据从该传感器得到的测定数据而由人识别部计算的人的位置及姿态，对该机器人和人的碰撞可能性进行判断。

由此，逐次地对与人的碰撞危险性进行计算，由此能够更安全地实现高效的对象物操作。

该安全距离计算部基于对该对象物进行操作时的该抓持装置的前端位置和事先确定的空间上的任意的点或者面信息，对该机器人和人的碰撞可能性进行判断。

由此，将与人的碰撞危险性事先定义于作业空间上，从而能够更高效地实现安全的对象物操作。

本发明的实施方式与向人的碰撞可能性相应地，自动地选择自动机操作的对象物、用于操作对象物的自动机的抓持装置、抓持方法，由此即使在人接近的情况下，也能够实现高效的作业。

工业实用性

本发明能够用于为了与人共享作业空间，安全且高效地实现多个对象物的操作，具有对周边环境进行感测的单元和抓持及操作对象物的单元的自动机即物体操作装置及物体操作方法。

标号的说明

1移动装置，2传感器，3抓持装置，4、4A～4D信息处理装置，4a物体识别部，4b人识别部，4c安全距离计算部，4d操作控制部，4e数据库(DB)，5传感器，6对象物，7人，8事先确定的任意的面，9安全距离，10抓持装置，11吸附型抓持装置，12夹持型抓持装置，13管理装置，41 CPU，42 ROM，43 RAM，44输入装置，45显示装置，46辅助存储装置。

Claims (11)

1.一种物体操作装置，其具有至少1个传感器及至少1个抓持装置，通过所述抓持装置对至少1个对象物进行抓持而操作，

该物体操作装置的特征在于，具有：

物体识别部，其基于所述传感器的测定数据而识别所述对象物的位置及姿态；

距离计算部，其对从所述对象物至不同于该物体操作装置及所述对象物的任意者的物体为止的距离进行计算；以及

操作控制部，其基于所述对象物的位置及姿态、和从所述对象物至所述物体为止的距离，对所述抓持装置进行操作，

所述操作控制部在具有所述物体操作装置能够选择的多个对象物时，对直至所述物体为止的距离超过规定的阈值的对象物中的1个进行选择而由所述抓持装置进行操作。

2.根据权利要求1所述的物体操作装置，其特征在于，

所述操作控制部按照预先确定的优先级，对直至所述物体为止的距离超过规定的阈值的对象物中的1个进行选择而由所述抓持装置进行操作。

3.根据权利要求2所述的物体操作装置，其特征在于，

所述操作控制部对直至所述物体为止的距离超过规定的阈值的对象物中符合下述条件中的至少一个的对象物进行选择而由所述抓持装置进行操作，这些条件是：具有比其它至少1个对象物所涉及的所述抓持装置的移动时间短的所述抓持装置的移动时间；具有比其它至少1个对象物所涉及的抓持成功率高的抓持成功率；在后续工序中优先。

4.根据权利要求1所述的物体操作装置，其特征在于，

所述物体操作装置具有能够选择的多个抓持装置，

所述操作控制部推定通过所述各抓持装置对所述对象物进行操作时的所述对象物的位置，对从所述推定出的位置至所述物体为止的距离超过所述阈值的抓持装置中的1个进行选择而对所述对象物进行操作。

5.根据权利要求4所述的物体操作装置，其特征在于，

所述操作控制部对从所述推定出的位置至所述物体为止的距离超过所述阈值的抓持装置中符合下述条件中的至少一个的抓持装置进行选择而对所述对象物进行操作，这些条件是：具有比其它至少1个抓持装置的移动时间短的移动时间；具有比其它至少1个抓持装置的抓持成功率高的抓持成功率；在后续工序中优先。

6.根据权利要求1或4所述的物体操作装置，其特征在于，

所述物体操作装置具有至少1个抓持装置，该至少1个抓持装置具有能够选择的多个抓持方法，

所述操作控制部推定通过所述各抓持方法对所述对象物进行操作时的所述对象物的位置，对从所述推定出的位置至所述物体为止的距离超过所述阈值的抓持方法中的1个进行选择而对所述对象物进行操作。

7.根据权利要求6所述的物体操作装置，其特征在于，

所述操作控制部对从所述推定出的位置至所述物体为止的距离超过所述阈值的抓持方法中符合下述条件中的至少一个的抓持方法进行选择而对所述对象物进行操作，这些条件是：具有比其它至少1个抓持方法所涉及的所述抓持装置的移动时间短的移动时间；具有比其它至少1个抓持方法所涉及的抓持成功率高的抓持成功率；在后续工序中优先。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的物体操作装置，其特征在于，

所述物体操作装置具有至少1个传感器，该至少1个传感器对从所述对象物至不同于该物体操作装置及所述对象物的任意者的物体为止的距离进行测定。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的物体操作装置，其特征在于，

所述物体操作装置还具有存储装置，该存储装置预先储存有从所述对象物至不同于该物体操作装置及所述对象物的任意者的物体为止的距离。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的物体操作装置，其特征在于，

所述操作控制部以随着所述抓持装置的重量及速度增大而使所述阈值增大，随着所述抓持装置的重量及速度减少而使所述阈值减少的方式决定所述阈值。

11.一种物体操作方法，其是物体操作装置的物体操作方法，该物体操作装置具有至少1个传感器及至少1个抓持装置，通过所述抓持装置对至少1个对象物进行抓持而操作，

该物体操作方法的特征在于，包含下述步骤：

基于所述传感器的测定数据而识别所述对象物的位置及姿态的步骤；

对从所述对象物至不同于该物体操作装置及所述对象物的任意者的物体为止的距离进行计算的步骤；以及

基于所述对象物的位置及姿态和从所述对象物至所述物体为止的距离，对所述抓持装置进行操作的步骤，

对所述抓持装置进行操作的步骤包含下述步骤，即，在具有所述物体操作装置能够选择的多个对象物时，对直至所述物体为止的距离超过规定的阈值的对象物中的1个进行选择而由所述抓持装置进行操作的步骤。