JP6820044B1 - 自動パッケージ登録機構および最小実行可能領域検出を備えたロボットシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年10月30日出願の米国仮特許出願番号第62/752,756号の利益を主張し、参照によりその全体を本明細書に組み込む。本出願は、さらに、2019年5月24日出願の米国仮特許出願番号第62/852,963号の利益を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本出願は、2019年3月1日出願の米国特許出願番号第16/290,741号であり、現在、米国特許番号第10,369,701号にも関連し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
図1は、ロボットシステム100が動作し得る環境の例である。ロボットシステム100は、1つまたは複数のタスクを実行するように構成された1つまたは複数のユニット(例えば、ロボット)を含むことができる、および/または、それらと通信できる。梱包機構の態様は、様々なユニットによって実践または実施できる。
図2は、本技術の1つまたは複数の実施形態による、図1のロボットシステム100の図である。ロボットシステム100は、エンドエフェクタ204(例えば、把持部)を含むロボットアーム202(例えば、図1の移動ユニット104のインスタンス)を含み得る。ロボットアーム202は、図1のスタート位置114と図1のタスク位置116との間で対象物体112を移動するように構成されてよい。図2に示すように、スタート位置114は、対象スタック210(例えば、物体のグループ)を載せたパレット208を有し得る。ロボットアーム202のタスク位置116は、コンベヤ206(例えば、図1の運搬ユニット106のインスタンス)の載置位置(例えば、開始/放出点)であってよい。例えば、ロボットアーム202は、対象スタック210から物体を掴み取るように、且つ、物体を他の目的地/タスクに運搬するためにコンベヤ206に載せるように構成されてよい。
本技術の1つまたは複数の実施形態にしたがって、図3Aは、図1のロボットシステム100によって処理される物体のスタックの例(例えば、図2の対象スタック210)の図であり、図3Bは、スタックの例の上面の図(例えば、対象スタック210の実際の上面図310)であり、図3Cは、上面に対応するセンサデータ(例えば、上面図データ320)の図である。図3A、3B、および3Cを一緒に参照すると、ロボットシステム100は、前述のように、対象スタック210内の物体を、図1のタスク位置116(例えば、図2のコンベヤ206)等、他の位置に移動させるように構成されてよい。物体の移動に関しては、ロボットシステム100は、対象スタック210の上に配置された図2の第1の画像センサ212からの画像データ(例えば、上面図データ320)を使用できる。例えば、上面図データ320は、実際の上面図310を示すまたは表す1つまたは複数の視覚画像および/または1つまたは複数のデプスマップを含み得る。さらに、ロボットシステム100は、上面図データ320を分析して、物体の境界に対応し得る辺を識別できる。例えば、ロボットシステム100は、深度測定値および/または画像特性の差(例えば、異なる色、線形パターン、影、明瞭さの差等)に基づいて、画像データで表現された辺および/または連続した表面を識別できる。ロボットシステム100は、深度測定値の差等に基づいて等、露出した辺322(例えば、ほぼ同じ高さの他の物体/表面と水平に当接していない物体の上面の辺)を識別できる。
ある実施形態においては、図1のロボットシステム100は、図2の対象スタック210内の物体の認識ステータスおよび/または相対的位置にしたがって、物体を処理(例えば、識別、および/または、移動)できる。例えば、ロボットシステム100は、認識された物体を最初に掴み、移動し、次に、センサ(例えば、図2の第1の画像センサ212)から別の画像データセットを生成できる。図4Aは、本技術の1つまたは複数の実施形態による、最初の動作セット(例えば、認識された物体312を掴むこと、および、移動すること)の後の上面に対応するセンサデータ401の図である。図4Aの網掛部分は、図3Bおよび図3Cに示された認識された物体312を取り除いた後の深度測定値の変化に対応する。
本実施形態は、物体の正確な最小実行可能領域(MVR)を生成することに関連してよい。露出した外側角部および露出した辺は、2Dおよび/または3D画像データ(例えば、点群データ)を検査することによって識別されてよい。識別された露出した外側角部および露出した辺に基づいて、最初のMVRが、露出した辺に対向する辺を識別することによって生成されてよい。ある実施形態においては、ロボットシステム100は、露出した辺に対応する(例えば、に平行な)対向する辺(例えば、図4Bの推定された辺424)を識別することに基づいて、MVRを生成できる。最初のMVRは、露出した外側角部から露出した辺に沿って対向する辺にまで延びてよい。
図6は、本技術のある実施形態による、露出した外側角部のグラフィック表現600を示す。図6に示すように、点群(例えば、グラフィック表現600)を処理して、露出した外側角部614(例えば、図3の露出した外側角部326の1つ)を識別してよい。例えば、点群は、図5の第1の物体510、または、その一部の3Dカメラによって生成された上面図に対応し得る。点群は、深度を示す複数の層を有する三次元点群を含んでよい。各層および/または表面は、互いから閾値連続範囲内にある水平方向に隣り合う深度値のセットに対応し得る。例えば、閾値連続範囲は、水平方向の隣り合う位置が、互いから閾値距離(例えば、1センチメートル未満)内、または、傾斜にしたがって閾値距離内にある深度測定値を有することを必要とし得る。また、閾値連続範囲は、基準高さ(例えば、対象スタック310の最も高い/最も近い点)に対して床および/または傾斜を画定できる。閾値連続範囲は、同様に、水平方向の隣り合う位置のセットの連続性を識別するために、2D画像特性(例えば、色および/または明るさ)の限界を画定できる。点群の層の深度は、対応する物体の表面に垂直な方向に沿った分離(例えば、垂直分離)に対応し得る。
図7は、本技術のある実施形態による、パレタイズされたパッケージのセットの上面図を示す。図7は、上面図(例えば、図2の対象スタック210の3Dおよび/または2Dセンサ画像)に関連する最初のMVR710をさらに示す。最初のMVR710は、MVRの境界および/または対応する物体の辺の最初の推定を表してよい。換言すると、最初のMVR710は、1つの認識されていない物体の表面の最初の推定を表し得る。ロボットシステム100は、開かれた3D角部および/または露出した辺を使用して、最初のMVR710を導出できる。最初のMVR710を導出することは、点群から識別された層のそれぞれを検査して、物体、辺、角部等を識別することを含んでよい。例えば、ロボットシステム100は、互いから閾値連続範囲内の深度値を有する点群データ(例えば、3Dセンサ出力)の領域(例えば、図6の第1の領域612)として、最初のMVR710を導出できる。換言すると、ロボットシステム100は、連続した表面に対応する十分に一致したまたは線形にパターン化された深度値を有する水平方向の隣り合う位置のグループとして最初のMVRを導出できる。したがって、ロボットシステム100は、露出した外側角部514(例えば、第1の角部714aおよび/または第2の角部714b)と対応する露出した辺とによって少なくとも部分的に区切られるエリアとして最初のMVRを導出できる。例えば、最初のMVR710は、第1の角部714aから露出した辺722および726に沿って対向する辺724および728まで延びてよい。ある実施形態においては、ロボットシステム100は、開かれた3D角部(例えば、第1の角部714a)から開始して、(例えば、第1の角部714aから離れる方に)露出した辺をたどることによって、最初のMVR710を導出してよい。最初のMVR710は、たどられた露出した辺が他の露出した辺(例えば、対向する辺724および/または728等、たどられていない辺に対向する辺、および/または、たどられていない辺と平行な辺)と交差または直面するまで、延ばされてよい。
ロボットシステム100は、最初のMVR710と追加の妥当なMVR812a〜812bとを組み合わせることに基づいて、検証されたMVR820を導出できる。したがって、ロボットシステム100は、最初のMVR710を拡大して、他の近くの領域を含めることによって、候補MVRを導出できる。したがって、ロボットシステム100は、登録されていない物体の完全な表面を検証されたMVR820を介して正確に推定する可能性を高めることができる。
図10は、本明細書に記載の少なくとも一部の動作を実施し得る処理システム1000の例を示すブロック図である。図10に示すように、処理システム1000は、1つまたは複数の中央処理ユニット(「プロセッサ」)1002、メインメモリ1006、不揮発メモリ1010、ネットワークアダプタ1012(例えば、ネットワークインタフェース)、ビデオディスプレイ1018、入力/出力装置1020、制御装置1022(例えば、キーボードおよびポインティングデバイス)、記憶媒体1026を含む駆動ユニット1024、および、信号生成装置1030を含んでよく、これらは、バス1016に通信可能に接続される。バス1016は、適切なブリッジ、アダプタ、もしくは、コントローラによって接続された、任意の1つまたは複数の別個の物理的バス、ポイントツーポイント接続、または、両方を表す抽象化されたものとして示される。バス1016は、よって、例えば、システムバス、ペリフェラルコンポーネントインターコネクト(PCI)バス、または、PCI−エクスプレスバス、ハイパートランスポートまたは業界標準アーキテクチャ(ISA)バス、小型コンピュータシステムインタフェース(SCSI)バス、ユニバーサルシリアルバス(USB)、IIC(I2C)バス、または、「ファイヤワイヤ」とも呼ばれる電気電子技術者協会(IEEE)規格13104バスを含み得る。
Claims (20)
- 1つまたは複数の登録されていない物体を含む対象スタックを表す1つまたは複数の画像データを受信することと、
登録されていない物体を表す露出した外側角部と、該露出した外側角部に関連付けられ、且つ、前記登録されていない物体を表す露出した辺とを、前記1つまたは複数の画像データの分離した層を識別することによって識別することと、
前記露出した辺と交差する1つまたは複数の他の辺を識別することに基づいて、前記露出した辺に対応する対向する辺を識別することと、
前記対向する辺の向きを前記露出した辺の向きと比較することに基づいて、前記対向する辺を検証することと、
前記露出した外側角部から前記露出した辺に沿って前記検証された対向する辺に延びるエリアを表す最初の最小実行可能領域(MVR)を生成することと、
前記最初のMVRを調整することと、対応する結果をテストすることとに基づいて、前記登録されていない物体のうちの1つの推定された表面または前記推定された表面の一部を表す検証されたMVRを生成することと、
を含む、方法。 - 前記露出した辺は、前記露出した外側角部を画定する第1の露出した辺および第2の露出した辺を含み、
前記対向する辺は、第1の最初の対向する辺および第2の最初の対向する辺を含む最初の対向する辺のセットであり、前記第1の最初の対向する辺と前記第2の最初の対向する辺は、それぞれ、前記第1の露出した辺と前記第2の露出した辺に平行であると決定され、
前記検証されたMVRを生成することは、
前記露出した外側角部に対して前記第2の最初の対向する辺を超えた位置で前記第1の露出した辺と交差し、前記第2の最初の対向する辺および前記第2の露出した辺と平行であると決定された、さらなる対向する辺を識別することと、
前記対向する辺と前記さらなる対向する辺との間のエリアを含む追加の妥当なMVR領域を識別することと、
潜在的MVRセグメントと前記最初のMVRとを組み合わせた候補MVRをテストすることと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - テストすることは、前記候補MVRの1つまたは複数の寸法がMVRの最大および/または最小寸法閾値を満たすか否かを検証することを含む、請求項2に記載の方法。
- テストすることは、前記潜在的MVRセグメントと前記最初のMVRとに対応する前記1つまたは複数の画像データの部分の深度測定値、色、明るさ、または、それらの組み合わせが、互いから閾値連続範囲にあるか否かを検証することを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記検証されたMVRは、前記候補MVRが1つまたは複数の所定の閾値を満たさない時、前記潜在的MVRセグメントを有さない前記最初のMVRを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記露出した辺は、前記露出した外側角部を画定する第1の露出した辺および第2の露出した辺を含み、
前記対向する辺は、第1の最初の対向する辺および第2の最初の対向する辺を含む最初の対向する辺のセットであり、前記第1の最初の対向する辺と前記第2の最初の対向する辺は、それぞれ、前記第1の露出した辺と前記第2の露出した辺に平行であると決定され、
前記検証されたMVRを生成することは、
前記第2の最初の対向する辺と前記露出した外側角部との間にあり、且つ、前記第2の最初の対向する辺および前記第2の露出した辺とに平行であると決定された、さらなる対向する辺を識別することと、
前記第2の最初の対向する辺の代わりに、前記さらなる対向する辺によって区切られた前記最初のMVR内のエリアとして縮小された候補MVRを識別することと、
前記縮小された候補MVRをテストすることと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記検証されたMVRを生成することは、前記候補MVRの1つまたは複数の寸法がMVRの最大および/または最小寸法閾値を満たす時、前記縮小された候補MVRを前記検証されたMVRとして設定することを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記さらなる対向する辺を識別することは、
前記最初の対向する辺のセットに関連付けられた第2の角部を識別することと、
前記第2の角部から離れる方に前記第1の最初の対向する辺に沿って移動しながら、前記さらなる対向する辺との交点を検索することと、
(1)前記さらなる対向する辺と前記第1の最初の対向する辺との間の角度が、直角を表す閾値範囲内にあること、および/または、(2)前記さらなる対向する辺と前記第2の露出した辺との対応する点の複数のセット間の距離のセットが、互いから閾値範囲内にあることを検証することに基づいて、前記さらなる対向する辺の向きをテストすることと、
を含む、請求項6に記載の方法。 - 前記1つまたは複数の画像データは、(1)水平面に沿った位置の深度測定値を含む3D画像出力と、(2)前記水平面に沿った前記対象スタックを視覚的に表す2D画像出力とを含み、
前記露出した辺を識別することは、
互いから閾値範囲内の前記深度測定値を有する前記3D画像出力の前記水平面に沿った隣り合う位置のセットとして、前記分離した層のそれぞれを識別することと、
前記分離した層の周囲の境界を3Dの辺として識別することと、
を含み、
前記露出した外側角部を識別することは、前記露出した辺である3Dの辺のセットによって形成された交点を選択することを含み、
前記さらなる対向する辺を識別することは、前記3D画像出力、前記2D画像出力、または、これらの組み合わせを分析することに基づいて、不完全な辺および/または検出された線を識別することを含む、
請求項6に記載の方法。 - 前記検証されたMVRを生成することは、
前記3D画像出力を分析することに基づいて、(1)前記第1の露出した辺に沿って前記第2の最初の対向する辺より前記露出した外側角部の方に近く、且つ、(2)前記第2の最初の対向する辺および前記第2の露出した辺と平行である、3Dの辺を識別することと、
前記第2の最初の対向する辺と前記3Dの辺との間のエリアをさらに含むように前記最初のMVRを調整することと、
を含み、
前記さらなる対向する辺は、前記調整された最初のMVRに対応する前記2D画像出力の部分を分析した結果であり、
前記縮小された候補MVRは、前記調整された最初のMVR内の前記エリアを含む、
請求項9に記載の方法。 - 少なくとも1つのプロセッサと、
前記少なくとも1つのプロセッサに接続され、前記プロセッサにより実行可能な命令を記憶した少なくとも1つのメモリデバイスと、
を含むロボットシステムであって、前記命令は、
1つまたは複数の登録されていない物体を含む対象スタックを表す1つまたは複数の画像データを受信する命令と、
登録されていない物体を表す露出した外側角部と、該露出した外側角部に関連付けられ、且つ、前記登録されていない物体を表す露出した辺とを、前記1つまたは複数の画像データを分析することに基づいて識別する命令と、
前記露出した外側角部から前記露出した辺に沿って対向する辺に延びるエリアを表す最初の最小実行可能領域(MVR)を生成する命令と、
前記最初のMVRを調整することと、対応する結果とを生成することとに基づいて、検証されたMVRを生成する命令と、
である、前記ロボットシステム。 - 前記少なくとも1つのメモリデバイスは、
3D深度測定値を含む前記1つまたは複数の画像データを受信する命令と、
それぞれ、閾値連続範囲内の前記3D深度測定値を有する隣り合う位置のセットを含む表面を、前記3D深度測定値に基づいて識別することと、
3D画像データで識別される辺であり、かつ、前記表面の横方向の境界に対応する3Dの辺を、前記識別された表面に基づいて、識別することと、
前記露出した辺に対応する前記表面の1つを区切る第1の3Dの辺と第2の3Dの辺との間の接合点として、前記露出した外側角部を識別することと、
に基づいて、前記露出した外側角部を識別する命令と、
前記露出した外側角部から離れる方に前記第2の3Dの辺に沿って移動しながら、前記第1の3Dの辺に関連付けられた前記3Dの辺の1つである第1の対向する辺を識別することと、
前記露出した外側角部から離れる方に前記第1の3Dの辺に沿って移動しながら、前記第2の3Dの辺に関連付けられた前記3Dの辺の1つである第2の対向する辺を識別することと、
に基づいて、前記露出した辺と前記第1の対向する辺および前記第2の対向する辺とによって区切られたエリアを含む最初のMVRを生成する命令と、
を含む、請求項11に記載のロボットシステム。 - 前記少なくとも1つのメモリデバイスは、
前記第2の対向する辺から前記第1の3Dの辺に沿って前記露出した外側角部から離れる方に移動しながら、さらなる対向する辺、前記第2の3Dの辺、および、前記第2の対向する辺が、互いに平行であると決定される、さらなる対向する辺を識別することと、
前記最初のMVRと、さらなる対向する辺と前記第2の対向する辺との間のエリアとを組み合わせた候補MVRを、最大および/または最小寸法閾値にしたがってテストすることと、
に基づいて、前記検証されたMVRを生成する命令を含む、
請求項12に記載のロボットシステム。 - 前記少なくとも1つのメモリデバイスは、前記候補MVRが前記最大および/または前記最小寸法閾値を満たさない時、さらなる対向する辺と前記第2の対向する辺との間の前記エリアを有さずに、前記最初のMVRを含む前記検証されたMVRを生成する命令を含む、請求項13に記載のロボットシステム。
- 前記少なくとも1つのメモリデバイスは、前記候補MVRが前記最大および/または前記最小寸法閾値を満たす時、前記候補MVRを含む前記検証されたMVRを生成する命令を含む、請求項13に記載のロボットシステム。
- プロセッサ命令を記憶した有形で非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記プロセッサ命令は、プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
1つまたは複数の登録されていない物体を含む対象スタックを表す1つまたは複数の画像データを受信させ、
登録されていない物体を表す露出した外側角部と、該露出した外側角部に関連付けられ、且つ、登録されていない物体を表す露出した辺とを、前記1つまたは複数の画像データを分析することに基づいて、識別させ、
前記露出した外側角部から前記露出した辺に沿って対向する辺に延びるエリアを表す最初の最小実行可能領域(MVR)を生成させ、
前記最初のMVRを調整することと、対応する結果をテストすることとに基づいて、検証されたMVRを生成させる、
前記有形で非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体。 - 前記プロセッサに、さらに、
3D深度測定値を含む前記1つまたは複数の画像データを受信させ、
3D深度測定値にしたがって、前記1つまたは複数の画像データを分析することに基づいて、前記露出した外側角部と前記露出した辺とを識別させ、
前記露出した辺の第1の露出した辺に関連付けられた1つ以上の3Dの辺の1つである第1の対向する辺と、前記露出した辺の第2の露出した辺に関連付けられた1つ以上の3Dの辺の1つである第2の対向する辺とを識別することに基づいて、前記露出した辺と前記第1の対向する辺および前記第2の対向する辺とによって区切られたエリアを含む前記最初のMVRを生成させ、
前記1つ以上の3Dの辺は、3D画像データで識別される辺である、
請求項16に記載の非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体。 - 前記第2の対向する辺と前記露出した外側角部との間にあり、且つ、さらなる対向する辺、前記第2の露出した辺、および、前記第2の対向する辺が、互いに平行であると決定された、さらなる対向する辺を識別することと、
前記第2の対向する辺の代わりに、前記さらなる対向する辺によって区切られた前記最初のMVR内のエリアとして、縮小された候補MVRを識別することと、
に基づいて、前記プロセッサに、前記検証されたMVRをさらに生成させる、
請求項17に記載の非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体。 - 前記露出した外側角部に対角線上に対向する第2の角部を識別することと、
前記第2の角部から離れる方に前記第1の対向する辺に沿って移動しながら、前記さらなる対向する辺を検索することと、
前記さらなる対向する辺と前記第1の対向する辺との間の角度、および/または、前記さらなる対向する辺と前記第2の露出した辺との対応する点の複数のセット間の距離のセットに基づいて、前記さらなる対向する辺が前記第2の露出した辺に平行か否かを判断することと、
に基づいて、さらに、前記プロセッサに前記さらなる対向する辺を識別させる、
請求項18に記載の非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体。 - 前記露出した外側角部から前記露出した辺の1つを越え、且つ、前記露出した外側角部に対向する第2の角部を含む第1の追加の辺にしたがって、前記最初のMVRを拡大することと、
前記第2の角部から前記露出した外側角部に前記画像データ内の1つまたは複数の部分を評価することに基づいて、さらなる対向する辺を識別することと、
第2の対向する辺の代わりに、前記さらなる対向する辺によって区切られた前記最初のMVR内のエリアとして前記検証されたMVRを生成することと、
に基づいて、さらに、前記プロセッサに前記検証されたMVRを生成させる、
請求項16に記載の非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体。
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