JP7493425B2 - Gripping system and gripping device control method - Google Patents
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Description
本発明は、物体を把持する把持装置を制御するシステム及び制御方法に関する。 The present invention relates to a system and a control method for controlling a gripping device that grips an object.
物流倉庫のピッキング作業、工場の製造作業、工事現場の建設作業、及び、災害現場の瓦礫撤去作業等、様々な作業においてロボットが活用されている。災害現場での瓦礫撤去作業では、ロボットアームを搭載したロボットが使用されている。ロボットアームは物体（ワーク）を把持するためのハンドを有する。 Robots are used in a variety of tasks, such as picking work in logistics warehouses, manufacturing work in factories, construction work at construction sites, and rubble removal work at disaster sites. Robots equipped with robotic arms are used for rubble removal work at disaster sites. Robotic arms have hands for grasping objects (workpieces).
ロボットアームが安定した状態で物体を把持するための技術として特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には「ロボットハンド１１は、第１指部２１と第２指部４１とを有し、前記第１指部は、互いに平行な軸の回りに回転する第１関節２３および第２関節２５と、先端部に第１把持面３３とを備え、前記第２指部は先端部に第２把持面５３を備える。そして、前記第１把持面および前記第２把持面は、前記第１関節および前記第２関節の回転運動によって正対可能に配置される。そして、前記第１把持面と前記第２把持面によって対象物を把持した状態で、前記第１把持面と前記第２把持面とを相対的に、少なくとも２方向にスライド運動可能とする第３関節２７および第４関節４３が、それぞれ前記第１指部または前記第２指部に設けられている。」ことが記載されている。
The technology described in
また、ロボットアームの作業スピードを向上させるための技術として特許文献２に記載の技術が知られている。特許文献２には「複数の指体２０により把持対象物Ｘを把持するようにしたエンドエフェクタ１において、複数の指体２０のうち、少なくとも一つの指体２０には、把持対象物Ｘに接触する把持面ａを移動させる搬送部２０ｃを備えている。そして、搬送部２０ｃは、把持面ａに略直交する軸を中心にして駆動回転するように構成する。」ことが記載されている。
Furthermore, the technology described in Patent Document 2 is known as a technology for improving the working speed of a robot arm. Patent Document 2 describes that "In an
従来のロボットアームが把持する物体は一つであるため、瓦礫撤去作業等、物体が大量にある作業では作業効率が低い。 Conventional robot arms can only grasp one object, making them inefficient when working on tasks involving large amounts of objects, such as removing rubble.
本発明は、同時に複数の物体を把持するようにロボットアームを搭載するロボット（把持装置）を制御するシステム及びその制御方法を提供する。 The present invention provides a system and a control method for controlling a robot (gripping device) equipped with a robot arm so as to grasp multiple objects simultaneously.
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、把持システムであって、物体を把持するハンド、及び物体の状態を示す物体情報を取得する物体情報取得装置を有する把持装置と、前記把持装置を制御する制御装置と、を備え、前記ハンドは、独立に動く複数の指部を有し、少なくとも一つの前記指部は、前記指部の伸長方向に略平行な方向にモーメントを与えることによって接する物体を回転させる移動機構を有し、前記制御装置は、作業空間に存在する複数の物体の前記物体情報に基づいて、同時に把持する物体群を決定し、前記物体群を把持するための第１制御情報を生成し、前記把持装置に前記第１制御情報を送信し、前記ハンドによって把持された前記物体群の前記物体情報に基づいて、前記物体群に含まれ、かつ、前記移動機構に接する物体の中から、回転させる対象物体を決定し、前記物体群を把持する二つの前記指部を結び、かつ、前記モーメントの向きと平行な制御面における前記対象物体の長手方向が前記ハンドが与える把持力の方向と略平行となるように前記対象物体を回転させるための第２制御情報を生成し、前記把持装置に前記第２制御情報を送信する。 A representative example of the invention disclosed in this application is as follows: That is, the gripping system includes a gripping device having a hand that grips an object and an object information acquisition device that acquires object information indicating the state of the object, and a control device that controls the gripping device, the hand has multiple fingers that move independently, and at least one of the fingers has a movement mechanism that rotates an object in contact by applying a moment in a direction approximately parallel to the extension direction of the fingers, the control device determines a group of objects to be simultaneously gripped based on the object information of multiple objects present in a working space, generates first control information for gripping the group of objects, transmits the first control information to the gripping device, determines a target object to be rotated from among objects included in the group of objects and in contact with the movement mechanism based on the object information of the group of objects gripped by the hand, generates second control information for connecting the two fingers that grip the group of objects, and rotates the target object so that the longitudinal direction of the target object on a control plane parallel to the direction of the moment is approximately parallel to the direction of the gripping force applied by the hand, and transmits the second control information to the gripping device.
本発明によれば、把持装置は、同時に複数の物体を安定した状態で把持することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。 According to the present invention, the gripping device can simultaneously grip multiple objects in a stable manner. Problems, configurations, and effects other than those described above will become clear from the description of the embodiments below.
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. However, the present invention should not be interpreted as being limited to the description of the embodiment shown below. It will be easily understood by those skilled in the art that the specific configuration can be changed without departing from the concept or spirit of the present invention.
以下に説明する発明の構成において、同一又は類似する構成又は機能には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 In the configuration of the invention described below, the same or similar configurations or functions are given the same reference symbols, and duplicate explanations are omitted.
本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」等の表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数又は順序を限定するものではない。 The terms "first," "second," "third," and the like used in this specification are used to identify components and do not necessarily limit the number or order.
図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、及び範囲等は、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、及び範囲等を表していない場合がある。したがって、本発明では、図面等に開示された位置、大きさ、形状、及び範囲等に限定されない。 The position, size, shape, range, etc. of each component shown in the drawings, etc. may not represent the actual position, size, shape, range, etc., in order to facilitate understanding of the invention. Therefore, the present invention is not limited to the position, size, shape, range, etc. disclosed in the drawings, etc.
図１は、実施例１の把持システムの構成の一例を示す図である。図２は、実施例１の計算機の構成の一例を示す図である。図３は、実施例１の把持装置が有するハンドの構造の一例を示す図である。 Figure 1 is a diagram showing an example of the configuration of a gripping system according to the first embodiment. Figure 2 is a diagram showing an example of the configuration of a computer according to the first embodiment. Figure 3 is a diagram showing an example of the structure of a hand of a gripping device according to the first embodiment.
把持システム１００は、把持装置１０１及び計算機１０２から構成される。把持装置１０１及び計算機１０２は、ネットワークを介して互いに通信する。ネットワークは、例えば、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）及びＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等である。
The gripping system 100 is composed of a
計算機１０２は、把持装置１０１から各種情報を取得し、把持装置１０１を制御するための制御情報を生成し、把持装置１０１に制御情報を送信する。
The
図２に示すように、計算機１０２は、プロセッサ２００、主記憶装置２０１、副記憶装置２０２、ネットワークインタフェース２０３、及びＩＯインタフェース２０４を有する。各要素は内部バスを介して互いに接続される。
As shown in FIG. 2, the
なお、計算機１０２のハードウェア構成は一例であってこれに限定されない。例えば、計算機１０２は、図示しないハードウェアを有してもよいし、副記憶装置２０２及びＩＯインタフェース２０４等の一部のハードウェアを有していなくてもよい。
Note that the hardware configuration of the
プロセッサ２００は、主記憶装置２０１に格納されるプログラムを実行する。プロセッサ２００がプログラムにしたがって処理を実行することによって、特定の機能を実現する機能部（モジュール）として動作する。
The
主記憶装置２０１は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置であり、プロセッサ２００が実行するプログラム及びプログラムが使用する情報を格納する。また、主記憶装置２０１は、プログラムが使用するワークエリアとしても用いられる。
The
なお、プログラム及び情報は副記憶装置２０２等、主記憶装置２０１以外のデバイス又は装置に格納されてもよい。この場合、プロセッサ２００が、デバイス又は装置からプログラム及び情報を読み出し、主記憶装置２０１にロードする。
The programs and information may be stored in a device or apparatus other than the
副記憶装置２０２は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）及びＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置であり、データを永続的に格納する。
The
ネットワークインタフェース２０３は、ネットワークを介して把持装置１０１等の外部装置と通信するためのインタフェースである。
The
ＩＯインタフェース２０４は、入力装置及び出力装置等に接続するためのインタフェースである。なお、入力装置は、キーボード、マウス、及びタッチパネル等であり、出力装置は、ディスプレイ及びプリンタ等である。
The
把持装置１０１は、物流倉庫、災害現場、及び工場等の作業空間において物体１５０の把持作業を行う。実施例１の把持装置１０１は、地面の上にある二つの物体１５０－１、１５０－２を同時に把持する。作業空間は３次元座標系で表される。図１では、横方向をｘ軸、奥行き方向をｙ軸、縦方向をｚ軸と定義する。
The
把持装置１０１は、コントローラ１１１、マニピュレータ１１２、物体情報取得装置１１３、及びハンド１１４から構成される。なお、把持装置１０１は、タイヤ及びモータ等の移動装置を有しているが、図からは省略している。
The
コントローラ１１１は、計算機１０２から受信した制御情報に基づいて、把持装置１０１全体を制御する。
The
物体情報取得装置１１３は、作業空間の全体及び一部の領域の少なくともいずれかから、物体１５０の状態を示す物体情報を取得する。物体情報取得装置１１３は、例えば、画像を取得するカメラである。物体情報には、物体１５０の大きさ、形状、姿勢、及び、配置等に関するデータが含まれる。
The object
なお、把持装置１０１は、同一種類の物体情報を取得する物体情報取得装置１１３を複数有してもよいし、また、異なる種類の物体情報を取得する物体情報取得装置１１３を複数有してもよい。
The
マニピュレータ１１２は、リンク及びジョイントから構成される。マニピュレータ１１２は、ジョイントを支点にリンクを所定の方向に移動させるための駆動装置（図示省略）を有する。
The
ハンド１１４は、物体１５０を把持するための複数の指部３００を有する。また、ハンド１１４は、指部３００を開閉する駆動装置（図示省略）を有する。なお、ハンド１１４は力覚センサ及び触覚センサ等を有してもよい。
The
ここで、図３を用いてハンド１１４の詳細な構造について説明する。なお、図３は、ハンド１１４をｘｚ平面から見た図である。
Here, the detailed structure of the
ハンド１１４は、指部３００と物体１５０とが接する面に対して略垂直な方向に指部３００を開閉することによって、物体１５０に力（把持力）を加える。図３の実線の矢印は指部３００の開閉方向、すなわち、把持力の向きを示す。
The
少なくとも一つの指部３００は移動機構３０１を有する。移動機構３０１は、指部３００の伸長方向と略平行な方向に移動する。移動機構３０１が移動することによって、移動機構３０１に接する物体１５０に対して移動方向にモーメントが加わり、物体１５０が回転する。図３の破線の矢印は移動機構３０１の移動方向を示す。
At least one
なお、本発明はハンド１１４の形態に限定されない。物体１５０を把持できる形態であればよい。また、移動機構３０１は前述した方向にモーメントを与えることができるベルトコンベアでもよい。
The present invention is not limited to the shape of the
図４は、実施例１の計算機１０２が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。図５Ａ及び図５Ｂは、実施例１の把持装置１０１が実行する把持作業の流れの一例を示す図である。
Figure 4 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the
計算機１０２は、イベントを検知した場合、又は周期的に以下で説明する処理を実行する。イベントは、ユーザからの実行指示の受信及び把持装置１０１による物体１５０の検知等である。
The
計算機１０２は、把持装置１０１から、作業空間に存在する物体１５０の物体情報を取得する（ステップＳ１０１）。物体情報を取得する範囲は、計算機１０２を操作するユーザが決定してもよいし、また、把持装置１０１のコントローラ１１１が決定してもよい。
The
次に、計算機１０２は、物体情報に基づいて、把持する複数の物体１５０（物体群）を決定し、物体群を把持し、所定の高さに持ち上げるための制御情報を生成する（ステップＳ１０２）。
Next, the
例えば、計算機１０２は、物体群を同時に把持するための把持位置を算出し、また、把持位置への軌道計画を生成する。さらに、計算機１０２は、把持位置への軌道計画を含む制御情報を生成する。ここで、把持位置への軌道計画は、ハンド１１４を把持位置まで移動させるためのマニピュレータ１１２及び把持装置１０１の移動軌道に関する情報である。
For example, the
次に、計算機１０２は、把持装置１０１に制御情報を送信することによって、物体群の把持を指示する（ステップＳ１０３）。
Next, the
把持装置１０１のコントローラ１１１は、受信した制御情報に基づいて、把持装置１０１を物体群の近くまで移動させ、マニピュレータ１１２及びハンド１１４を制御して、ハンド１１４に物体群を把持させる。なお、コントローラ１１１は、物体群に含まれる各物体１５０が接した状態を維持するように物体群に把持力を加えている。
Based on the received control information, the
次に、計算機１０２は、把持装置１０１から、ハンド１１４内の物体群の物体情報を取得する（ステップＳ１０４）。ここでは、ハンド１１４をｘｚ平面から見た物体群の物体情報が取得されるものとする。
Next, the
次に、計算機１０２は、取得した物体情報に基づいて、物体群に含まれる物体１５０の中から回転させる物体１５０（対象物体１５０）を決定し、対象物体１５０を回転させるための制御情報を生成する（ステップＳ１０５）。実施例１では、対象物体１５０は一つであるものとする。ここで、ステップＳ１０５の処理の詳細について説明する。
Next, the
（Ｓ１０５－１）計算機１０２は、物体情報に基づいて、移動機構３０１に接している物体１５０を特定し、特定された物体１５０のリストを生成する。
(S105-1) The
（Ｓ１０５－２）計算機１０２は、物体情報に基づいて、物体群を把持する二つの指部３００を結び、かつ、モーメントの向きと平行な面（ｘｚ平面）における、移動機構３０１に接している物体１５０の長手方向を特定する。本明細書では、物体群を把持する二つの指部３００を結び、かつ、モーメントの向きと平行な面における物体１５０の長手方向を、単に物体１５０の長手方向と記載する。また、前述の面における物体１５０の短手方向を、単に物体１５０の短手方向と記載する。
(S105-2) Based on the object information, the
（Ｓ１０５－３）計算機１０２は、移動機構３０１に接している物体１５０の中から、長手方向が把持力の向き（指部３００の開閉方向）と略平行である物体１５０を特定する。例えば、計算機１０２は、長手方向と把持力の向きとの角度差が閾値より小さい物体１５０を特定する。計算機１０２は、前述の条件を満たす物体１５０をリストから削除する。計算機１０２は、リストに残った物体１５０を対象物体１５０に決定する。
(S105-3) The
（Ｓ１０５－４）計算機１０２は、対象物体１５０の長手方向が把持力の向きに略平行となるように対象物体１５０を回転させるための制御情報を生成する。制御情報には、少なくとも、対象物体１５０の識別情報（例えば、指部３００の識別情報等）、回転方向、及び回転角度が含まれる。このとき、計算機１０２は、対象物体１５０と対象物体１５０に接する他の物体１５０（接触物体１５０）とが接触した状態が保たれるように、回転方向及び回転角度を算出する。
(S105-4) The
なお、対象物体１５０の長手方向が把持力の向きに略平行になるように回転させると、対象物体１５０及び接触物体１５０が接触した状態を保てない場合、計算機１０２は、対象物体１５０を回転させなくてもよいし、対象物体１５０の短手方向と把持力の向きが略平行となるように、回転方向呼び回転角度を算出してもよい。
Note that if the target object 150 and the contacting object 150 cannot maintain contact when the target object 150 is rotated so that the longitudinal direction of the target object 150 is approximately parallel to the direction of the gripping force, the
以上が、ステップＳ１０５の処理の説明である。 This concludes the explanation of the processing in step S105.
次に、計算機１０２は、把持装置１０１に制御情報を送信することによって、対象物体１５０の姿勢制御を指示する（ステップＳ１０６）。その後、計算機１０２は処理を終了する。
Next, the
把持装置１０１のコントローラ１１１は、受信した制御情報に基づいて、対象物体１５０と接する移動機構３０１を操作する。なお、コントローラ１１１は、力覚センサの値が一定以上になるようにハンド１１４を制御する。すなわち、対象物体１５０及び接触物体１５０が接触した状態が保たれるようにハンド１１４が制御される。
The
なお、計算機１０２は、ステップＳ１０６の処理の後、物体群を所定の位置に移動させるための制御情報を生成し、把持装置１０１に送信してもよい。
After processing in step S106, the
ステップＳ１０４において、ハンド１１４内の物体群が図５Ａに状態である場合、計算機１０２は、物体１５０－２を対象物体１５０に決定する。ステップＳ１０５では、計算機１０２は、物体１５０－２の長手方向が把持力の向きと平行となるように物体１５０－２を反時計回りに回転させるための制御情報を生成する。把持装置１０１のコントローラ１１１は、制御情報に基づいて、物体１５０－２と接する移動機構３０１を上方向に移動させることによって物体１５０－２を回転させる。これによって、ハンド１１４内の物体群は図５Ｂに示すような状態になる。
In step S104, if the group of objects in the
図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃは、実施例１の把持装置１０１が行う物体１５０の姿勢制御の原理を説明する図である。
Figures 6A, 6B, and 6C are diagrams explaining the principle of the attitude control of the object 150 performed by the
ここでは、ハンド１１４が二つの物体１５０－１、１５０－２を把持する場合を一例として物体１５０の姿勢制御の原理を説明する。
Here, the principle of controlling the attitude of object 150 will be explained using an example in which
面６００－１は、姿勢制御の実行前における、物体１５０－１と接する移動機構３０１が形成する平面を表す。面６００－２は、姿勢制御の実行後における、物体１５０－１と接する移動機構３０１が形成する平面を表す。面６１０－１は、姿勢制御の実行前における、物体１５０－２と接する移動機構３０１が形成する平面を表す。面６１０－２は、姿勢制御の実行後における、物体１５０－２と接する移動機構３０１が形成する平面を表す。
Surface 600-1 represents the plane formed by the moving
図６Ａは、対象物体１５０の断面の形状が長方形である場合の物体１５０の姿勢制御を示す。物体１５０－２（Ａ）は姿勢制御の実行前の物体１５０－２の状態を表し、物体１５０－２（Ｂ）は姿勢制御の実行後の物体１５０－２の状態を表す。 Figure 6A shows the attitude control of object 150 when the cross-sectional shape of target object 150 is rectangular. Object 150-2 (A) represents the state of object 150-2 before attitude control is performed, and object 150-2 (B) represents the state of object 150-2 after attitude control is performed.
姿勢制御の実行前では、物体１５０－１は長手方向が把持力の向きと平行であるが、物体１５０－２（Ａ）は長手方向が把持力の向きと平行ではない。この場合、物体１５０－２（Ａ）が対象物体１５０に決定される。 Before posture control is performed, the longitudinal direction of object 150-1 is parallel to the direction of the gripping force, but the longitudinal direction of object 150-2(A) is not parallel to the direction of the gripping force. In this case, object 150-2(A) is determined to be the target object 150.
物体１５０－２（Ａ）は、物体１５０－１及び物体１５０－２（Ａ）の接点を中心に時計回り又は反時計回りに回転できる。物体１５０－２（Ａ）を時計回りに回転させた場合、物体１５０－２の長手方向は把持力の向きと垂直になり、物体１５０－２（Ａ）を反時計回りに回転させた場合、物体１５０－２の長手方向は把持力の向きと平行になる。 Object 150-2(A) can be rotated clockwise or counterclockwise around the contact point between object 150-1 and object 150-2(A). When object 150-2(A) is rotated clockwise, the longitudinal direction of object 150-2 becomes perpendicular to the direction of the gripping force, and when object 150-2(A) is rotated counterclockwise, the longitudinal direction of object 150-2 becomes parallel to the direction of the gripping force.
ハンド１１４内の物体群（物体１５０－１、１５０－２）は、把持力により生じる、物体１５０及び移動機構３０１の間の摩擦力と、物体１５０間の摩擦力とによって固定されている。
The group of objects (objects 150-1, 150-2) in the
ここで、物体１５０－２に接する移動機構３０１が形成する平面について、姿勢制御前後の把持力の向きの移動量を考える。物体１５０－２の回転軌道は、物体１５０－１及び物体１５０－２の接点を中心とし、物体１５０－２の対角線を半径Ｐとする円弧を描く。接点をｘ軸の原点とした場合、物体１５０－２に接する移動機構３０１が形成する平面のｘ軸の位置はＰｃｏｓ（α）と表せる。αはｘ軸に対する角度を表す。
Now, consider the amount of movement in the direction of the gripping force before and after posture control for the plane formed by the moving
物体１５０－２の長手方向と把持力の向きとが垂直となる方向に角度θだけ回転された場合、角度変化に対する平面の位置の変化は大きい。このとき、把持力により生じる摩擦力の変化も大きくなるため、物体１５０－２は不安定な状態となる。一方、物体１５０－２の長手方向と把持力の向きとが平行となる方向に角度θだけ回転させた場合、角度変化に対する平面の位置の変化は小さい。このとき、把持力により生じる摩擦力の変化は小さいため、物体１５０－２は安定した状態となる。 When object 150-2 is rotated by angle θ in a direction in which the longitudinal direction of object 150-2 is perpendicular to the direction of the gripping force, the change in the position of the plane relative to the change in angle is large. At this time, the change in the frictional force caused by the gripping force is also large, so object 150-2 becomes unstable. On the other hand, when object 150-2 is rotated by angle θ in a direction in which the longitudinal direction of object 150-2 is parallel to the direction of the gripping force, the change in the position of the plane relative to the change in angle is small. At this time, the change in the frictional force caused by the gripping force is small, so object 150-2 becomes stable.
そこで、実施例１の把持装置１０１は、移動機構３０１と接する物体１５０の長手方向が把持力の向きと略平行となるように回転させる。具体的には、把持装置１０１は、物体１５０－２（Ｂ）のような状態になるように反時計回りに物体１５０－２（Ａ）を回転させる。
Therefore, the
図６Ｂは、対象物体１５０の断面の形状が多角形である場合の物体１５０の姿勢制御を示す。姿勢制御の実行前では、物体１５０－１は長手方向が把持力の向きと平行であるが、物体１５０－２（Ａ）は長手方向が把持力の向きと平行ではない。この場合、物体１５０－２（Ａ）が対象物体１５０として特定される。 Figure 6B shows posture control of object 150 when the cross-sectional shape of target object 150 is polygonal. Before posture control is performed, object 150-1 has a longitudinal direction parallel to the direction of the gripping force, but object 150-2(A) has a longitudinal direction that is not parallel to the direction of the gripping force. In this case, object 150-2(A) is identified as the target object 150.
把持装置１０１は、前述した原理に基づいて、物体１５０－２（Ｂ）のような状態になるように時計回りに物体１５０－２（Ａ）を回転させる。
Based on the principle described above, the
多角形は形状が複雑であるため、物体１５０の長手方向が把持力の向きとは完全に平行となる場合に、物体群が安定状態になるとは限らない。この場合、計算機１０２は、把持装置１０１から物体情報及び力覚センサの値に基づいて、ハンド１１４内の物体群の位置及び力の変化を一定時間監視し、ハンド１１４内の物体群の位置及び力の変化が小さくなるように対象物体１５０の回転方向及び回転量を調整する。
Since polygons have complex shapes, the group of objects will not necessarily be in a stable state when the longitudinal direction of the object 150 is completely parallel to the direction of the gripping force. In this case, the
図６Ｃは、対象物体１５０の断面の形状が楕円形である場合の物体１５０の姿勢制御の方式を示す。姿勢制御の実行前では、物体１５０－１は長手方向が把持力の向きと平行であるが、物体１５０－２（Ａ）は長手方向が把持力の向きと平行ではない。この場合、物体１５０－２（Ａ）が対象物体１５０に決定される。 Figure 6C shows a method of controlling the attitude of object 150 when the cross-sectional shape of target object 150 is elliptical. Before performing attitude control, object 150-1 has a longitudinal direction parallel to the direction of the gripping force, but object 150-2(A) has a longitudinal direction that is not parallel to the direction of the gripping force. In this case, object 150-2(A) is determined to be the target object 150.
把持装置１０１は、前述した原理に基づいて、物体１５０－２（Ｂ）のような状態になるように反時計回りに物体１５０－２（Ａ）を回転させる。
Based on the principle described above, the
以上が、把持装置１０１が行う物体１５０の姿勢制御の原理の説明である。
The above explains the principle of the attitude control of the object 150 performed by the
実施例１では、把持装置１０１の制御内容を決定する計算機１０２と、物体１５０を把持する把持装置１０１とを別々に分けていたが、コントローラ１１１が計算機１０２の機能を備えるようにしてもよい。これによって、把持装置１０１は、自立的に物体１５０の把持作業を行うことができる。
In the first embodiment, the
実施例１によれば、把持装置１０１は、同時に、二つの物体１５０を安定した状態で把持することができる。これによって、把持作業の効率が向上し、作業時間も短縮できる。
According to the first embodiment, the
実施例２の把持システム１００は、指部３００及び物体１５０の接触面積を考慮して、物体１５０の姿勢を制御する。以下、実施例１との差異を中心に実施例２について説明する。
The gripping system 100 of the second embodiment controls the posture of the object 150 by taking into account the contact area between the
実施例２の把持システム１００の構成は実施例１と同一である。実施例２の計算機１０２の構成は実施例１と同一である。実施例２のハンド１１４の構造は実施例１と同一である。
The configuration of the gripping system 100 in Example 2 is the same as that in Example 1. The configuration of the
実施例２では、計算機１０２が実行する処理の流れは実施例１と同一であるが、ステップＳ１０５の処理が異なる。具体的には、以下のような処理が実行される。
In the second embodiment, the flow of the process executed by the
（Ｓ１０５－１０）計算機１０２は、物体情報に基づいて、移動機構３０１に接している物体１５０を特定する。計算機１０２は、物体情報に基づいて、特定された各物体１５０について、物体１５０及び移動機構３０１の接触面積を算出する。計算機１０２は、接触面積が閾値以下の物体１５０のリストを生成する。
(S105-10) The
（Ｓ１０５－１１）計算機１０２は、物体情報に基づいて、リストに登録された物体１５０の長手方向を特定する。
(S105-11) The
（Ｓ１０５－１２）計算機１０２は、リストに登録された物体１５０の中から、長手方向が把持力の向きと略平行である物体１５０を特定する。計算機１０２は、前述の条件を満たす物体１５０をリストから削除する。計算機１０２は、リストに残った物体１５０を対象物体１５０に決定する。
(S105-12) The
（Ｓ１０５－１３）計算機１０２は、物体情報に基づいて、対象物体１５０の指部３００と接触する面を特定し、特定された面の面積（接触面積）を算出する。対象物体１５０が複数存在する場合、各対象物体１５０について前述の処理が実行される。
(S105-13) Based on the object information, the
（Ｓ１０５－１４）計算機１０２は、対象物体１５０の長手方向が把持力の向きと略平行となり、かつ、対象物体１５０及び指部３００の接触面積が閾値より大きくなるように、回転方向及び回転角度を算出する。接触面積を考慮する理由は、接触面積が大きいと対象物体１５０が回転しにくくなるためである。
(S105-14) The
実施例２によれば、把持装置１０１は、二つの物体１５０をより安定した状態で把持することができる。
According to the second embodiment, the
実施例３の把持システム１００は、物体１５０を把持する場合のハンド１１４の把持姿勢の角度を調整する。以下、実施例１との差異を中心に実施例３について説明する。
The gripping system 100 of the third embodiment adjusts the angle of the gripping posture of the
実施例３の把持システム１００の構成は実施例１と同一である。実施例３の計算機１０２の構成は実施例１と同一である。実施例３のハンド１１４の構造は実施例１と同一である。
The configuration of the gripping system 100 in Example 3 is the same as that in Example 1. The configuration of the
実施例３では、計算機１０２が実行する処理の流れは実施例１と同一であるが、ステップＳ１０２の処理が異なる。具体的には、把持位置への軌道計画に、ハンド１１４の把持姿勢の角度が含まれる。
In the third embodiment, the process flow executed by the
例えば、ハンド１１４が移動機構３０１を有さない指部３００を含む場合、当該指部３００では物体１５０を回転させることができない。そのため、計算機１０２は、移動機構３０１を有さない指部３００及び当該指部３００に接する物体１５０の接触面積が閾値より大きくなるハンド１１４の把持姿勢の角度を算出する。接触面積が閾値より大きくなるハンド１１４の把持姿勢の角度が複数存在する場合、計算機１０２は接触面積が最も大きいハンド１１４の把持姿勢の角度を選択する。
For example, if the
ステップＳ１０１の処理及びステップＳ１０３以降の処理は実施例１と同一であるため、説明を省略する。 The processing in step S101 and the processing from step S103 onwards are the same as in Example 1, so the explanation will be omitted.
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、及び図７Ｄは、実施例３の把持装置１０１が実行する把持作業の流れの一例を示す図である。
Figures 7A, 7B, 7C, and 7D are diagrams showing an example of the flow of a gripping operation performed by the
図７Ａに示すハンド１１４は、移動機構３０１を有さない指部３００－１を有する。したがって、ステップＳ１０２では、計算機１０２は、指部３００－１と物体１５０－１との接触面積が最も大きくなるようにハンド１１４の把持姿勢の角度を算出する。
The
図７Ｂに示すように、把持装置１０１は、ステップＳ１０２において生成された制御情報に基づいて、ハンド１１４を傾斜させながら物体群（物体１５０－１、１５０－２）に近づき、物体群を把持する。
As shown in FIG. 7B, the
ステップＳ１０５では、計算機１０２は、物体１５０－２を対象物体１５０に決定し、対象物体１５０の長手方向が把持力の向きと略平行となるように回転させるための制御情報を生成する。
In step S105, the
図７Ｃに示すように、把持装置１０１は、ステップＳ１０５において生成された制御情報に基づいて、指部３００－２の移動機構３０１を制御することによって物体１５０－２を回転させる。これによって、ハンド１１４内の物体群は、図７Ｄに示すような状態になる。
As shown in FIG. 7C, the
実施例３によれば、把持装置１０１は、物体群に含まれる物体１５０の状態に合わせて、二つの物体１５０を安定した状態で把持することができる。
According to the third embodiment, the
実施例４では、対象物体１５０が複数存在する場合のハンド１１４内の物体群の姿勢制御について説明する。以下、実施例１との差異を中心に実施例４について説明する。
In Example 4, we will explain the posture control of a group of objects in the
実施例４の把持システム１００の構成は実施例１と同一である。実施例４の計算機１０２の構成は実施例１と同一である。実施例４のハンド１１４の構造は実施例１と同一である。
The configuration of the gripping system 100 in Example 4 is the same as that in Example 1. The configuration of the
実施例４では、計算機１０２が実行する処理が異なる。図８は、実施例４の計算機１０２が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
In the fourth embodiment, the processing executed by the
ステップＳ１０１からステップＳ１０４までの処理は実施例１と同一である。 The processing from step S101 to step S104 is the same as in Example 1.
ステップＳ１０４の処理の後、計算機１０２は、Ｎ個の対象物体１５０を決定する（ステップＳ１５１）。Ｎは２以上の整数である。なお、対象物体１５０の決定方法は、実施例１と同一の方法であるため説明を省略する。
After the processing of step S104, the
次に、計算機１０２は、対象物体１５０の制御順番を決定する（ステップＳ１５２）。
Next, the
例えば、計算機１０２は、対象物体１５０の長手方向と把持力の向きとの角度差に基づいて、対象物体１５０の制御順番を決定する。ここでは、前述の角度差が小さい順に制御順番が決定されるものとする。計算機１０２は、対象物体１５０を制御順番でソートする。
For example, the
なお、対象物体１５０の制御順番の決定方法は前述のものに限定されない。物体１５０の大きさ及び形状、並びに、ハンド１１４内の物体１５０の相対位置等に基づいて対象物体１５０の制御順番が決定されてもよい。
The method of determining the control order of the target object 150 is not limited to the above. The control order of the target object 150 may be determined based on the size and shape of the object 150, the relative position of the object 150 in the
次に、計算機１０２は、制御順番を表す変数ｋに初期値「１」を設定する（ステップＳ１５３）。
Next, the
次に、計算機１０２は、変数ｋに対応する対象物体１５０の制御情報を生成する（ステップＳ１５４）。具体的には、計算機１０２は、対象物体１５０の長手方向及び把持力の向きに基づいて、回転方向及び回転角度を算出する。
Next, the
次に、計算機１０２は、把持装置１０１に制御情報を送信することによって、対象物体１５０の姿勢制御を指示する（ステップＳ１０６）。
Next, the
次に、計算機１０２は、変数ｋがＮに一致するか否かを判定する（ステップＳ１５５）。すなわち、全ての対象物体１５０の制御が完了したか否かが判定される。
Next, the
変数ｋがＮに一致しないと判定された場合、計算機１０２は、変数ｋの値に１を加算し（ステップＳ１５６）。その後、ステップＳ１５４に戻る。
If it is determined that the variable k does not match N, the
このとき、計算機１０２は、把持装置１０１から、ハンド１１４内の物体群の物体情報を取得してもよい。これは、対象物体１５０の制御によって、他の対象物体１５０の状態が変化する可能性があるためである。
At this time, the
変数ｋがＮに一致する場合、計算機１０２は処理を終了する。
If the variable k is equal to N, the
図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ、及び図９Ｅは、実施例４の把持装置１０１が実行する把持作業の流れの一例を示す図である。
Figures 9A, 9B, 9C, 9D, and 9E are diagrams showing an example of the flow of a gripping operation performed by the
物体１５０－１、１５０－２が図９Ａに示すような状態で置かれているものとする。把持装置１０１は、ステップＳ１０２において生成された制御情報に基づいて、図９Ｂに示すように物体群（物体１５０－１、１５０－２）を把持する。
Assume that objects 150-1 and 150-2 are placed in the state shown in FIG. 9A. Based on the control information generated in step S102, the
ステップＳ１５１では、物体１５０－１、１５０－２が対象物体１５０に決定される。ステップＳ１５２では、物体１５０－１、１５０－２の順に制御順番が決定されたものとする。 In step S151, objects 150-1 and 150-2 are determined as target objects 150. In step S152, it is assumed that the control order is determined to be objects 150-1, 150-2 in that order.
図９Ｃに示すように、把持装置１０１は、ステップＳ１５４において生成された制御情報に基づいて、指部３００－１の移動機構３０１を制御することによって物体１５０－１を回転させる。これによって、ハンド１１４内の物体群は、図９Ｄに示すような状態になる。
As shown in FIG. 9C, the
さらに、図９Ｄに示すように、把持装置１０１は、ステップＳ１５４において生成された制御情報に基づいて、指部３００－２の移動機構３０１を制御することによって物体１５０－２を回転させる。これによって、ハンド１１４内の物体群は、図９Ｅに示すような状態になる。
Furthermore, as shown in FIG. 9D, the
実施例４によれば、把持装置１０１は、二つの物体１５０の各々を回転させることによって、二つの物体１５０を安定した状態で把持することができる。
According to the fourth embodiment, the
実施例５では、把持装置１０１が三つの物体１５０を同時に把持する。以下、実施例１との差異を中心に実施例５について説明する。
In Example 5, the
実施例５の把持システム１００の構成は実施例１と同一である。実施例５の計算機１０２の構成は実施例１と同一である。実施例５のハンド１１４の構造は実施例１と同一である。
The configuration of the gripping system 100 in Example 5 is the same as that in Example 1. The configuration of the
実施例５では、計算機１０２が実行する処理の流れは実施例４と同一であるが、ステップＳ１０２の処理が異なる。具体的には、把持位置への軌道計画に、ハンド１１４の把持姿勢の角度が含まれる。
In the fifth embodiment, the process flow executed by the
ステップＳ１０２では、計算機１０２は、指部３００に接しない物体１５０と、当該物体１５０に接する他の物体１５０との接触面が、指部３００の接触面に対して略平行となるようにハンド１１４の把持姿勢の角度を算出する。
In step S102, the
図１０Ａ、図１０Ｂ、及び図１０Ｃは、実施例５の把持装置１０１が実行する把持作業の流れの一例を示す図である。
Figures 10A, 10B, and 10C are diagrams showing an example of the flow of a gripping operation performed by the
ステップＳ１０２では、物体１５０－２と他の物体１５０－１、１５０－３との接触面が、移動機構３０１が形成する平面に対して略平行になるようにハンド１１４の把持姿勢の角度が算出される。把持装置１０１は、ステップＳ１０２において生成された制御情報に基づいて、図１０Ａに示すように物体群（物体１５０－１、１５０－２、１５０－３）を把持する。
In step S102, the angle of the gripping posture of the
ステップＳ１５１では、物体１５０－１、１５０－３が対象物体１５０に決定される。ステップＳ１５２では、物体１５０－１、１５０－３の順に制御順番が決定されたものとする。 In step S151, objects 150-1 and 150-3 are determined as target objects 150. In step S152, it is assumed that the control order is determined to be objects 150-1, 150-3.
図１０Ａに示すように、把持装置１０１は、ステップＳ１５４において生成された制御情報に基づいて、指部３００－１の移動機構３０１を制御することによって物体１５０－１を回転させる。これによって、ハンド１１４内の物体群は、図１０Ｂに示すような状態になる。
As shown in FIG. 10A, the
さらに、図１０Ｂに示すように、把持装置１０１は、ステップＳ１５４において生成された制御情報に基づいて、指部３００－２の移動機構３０１を制御することによって物体１５０－３を回転させる。これによって、ハンド１１４内の物体群は、図１０Ｃに示すような状態になる。
Furthermore, as shown in FIG. 10B, the
物体群に含まれる物体１５０の数が四つ以上であって、指部３００に接しない物体１５０の姿勢がそろっている場合には、同様の処理によって複数の物体１５０を同時に把持することができる。
When the number of objects 150 included in the object group is four or more, and the postures of the objects 150 that are not in contact with the
実施例５によれば、把持装置１０１は、指部３００に接する物体１５０の各々を回転させることによって、三つの物体１５０を安定した状態で把持することができる。
According to the fifth embodiment, the
実施例６は、物体群の大きさがハンド１１４の幅より大きい場合の把持装置１０１の把持作業について説明する。以下、実施例１との差異を中心に実施例６について説明する。
Example 6 describes the gripping operation of the
実施例６の把持システム１００の構成は実施例１と同一である。実施例６の計算機１０２の構成は実施例１と同一である。実施例６のハンド１１４の構造は実施例１と同一である。
The configuration of the gripping system 100 in Example 6 is the same as that in Example 1. The configuration of the
図１１は、実施例６の計算機１０２が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃは、実施例６の把持装置１０１が実行する把持作業の流れの一例を示す図である。
Figure 11 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the
計算機１０２は、把持装置１０１から、作業空間に存在する物体１５０の物体情報を取得する（ステップＳ２０１）。
The
次に、計算機１０２は、物体情報に基づいて、把持する複数の物体１５０（物体群）を決定し、物体群を把持するための制御情報を生成する（ステップＳ２０２）。
Next, the
ここで、図１２Ａに示すような状態の物体１５０－１、１５０－２を例に制御情報の生成について説明する。 Here, we will explain how to generate control information using objects 150-1 and 150-2 in the state shown in Figure 12A as an example.
計算機１０２は、物体１５０－１、１５０－２に移動機構３０１を接触させ、地面に接触させながら、物体１５０－１、１５０－２の短手方向と把持力の向きとが略平行となるように、物体１５０－１、１５０－２を回転させて、物体１５０－１、１５０－２を同時把持するための制御情報を生成する。
The
次に、計算機１０２は、把持装置１０１に制御情報を送信することによって、物体群の把持を指示する（ステップＳ２０３）。その後、計算機１０２は処理を終了する。
Next, the
把持装置１０１のコントローラ１１１は、受信した制御情報に基づいて、把持装置１０１を物体１５０の近くまで移動させる。把持装置１０１のコントローラ１１１は、図１２Ａに示すように、指部３００－１の移動機構３０１が物体１５０－１に接触し、かつ、指部３００－２の移動機構３０１が物体１５０－２に接触するようにハンド１１４を制御する。把持装置１０１のコントローラ１１１は、図１２Ｂに示すように、物体１５０－１、１５０－２を地面に接触させながら、短手方向が把持力の向きと略平行となるようにハンド１１４及びマニピュレータ１１２を制御する。
The
以上の制御によって、ハンド１１４は、図１２Ｃに示すような状態で、物体１５０－１、１５０－２を把持する。
By the above control, the
実施例６によれば、把持装置１０１は、物体群の大きさがハンド１１４の幅より大きい場合でも、複数の物体１５０を安定した状態で把持することができる。
According to the sixth embodiment, the
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成に追加、削除、置換することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modified examples. For example, the above-described embodiments are provided to explain the present invention in detail, and are not necessarily limited to those including all of the described configurations. In addition, it is possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with another configuration.
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、本発明は、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をコンピュータに提供し、そのコンピュータが備えるプロセッサが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。 The above-mentioned configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized in part or in whole by hardware, for example by designing them as integrated circuits. The present invention can also be realized by software program code that realizes the functions of the embodiments. In this case, a storage medium on which the program code is recorded is provided to a computer, and a processor included in the computer reads the program code stored in the storage medium. In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-mentioned embodiments, and the program code itself and the storage medium on which it is stored constitute the present invention. Examples of storage media for supplying such program code include flexible disks, CD-ROMs, DVD-ROMs, hard disks, SSDs (Solid State Drives), optical disks, magneto-optical disks, CD-Rs, magnetic tapes, non-volatile memory cards, ROMs, etc.
また、本実施例に記載の機能を実現するプログラムコードは、例えば、アセンブラ、Ｃ／Ｃ＋＋、ｐｅｒｌ、Ｓｈｅｌｌ、ＰＨＰ、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｊａｖａ（登録商標）等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。 In addition, the program code that realizes the functions described in this embodiment can be implemented in a wide range of program or script languages, such as assembler, C/C++, perl, Shell, PHP, Python, Java (registered trademark), etc.
さらに、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することによって、それをコンピュータのハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ－ＲＷ、ＣＤ－Ｒ等の記憶媒体に格納し、コンピュータが備えるプロセッサが当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしてもよい。 Furthermore, the program code of the software that realizes the functions of the embodiment may be distributed over a network and stored in a storage means such as a computer's hard disk or memory, or in a storage medium such as a CD-RW or CD-R, and the processor of the computer may read and execute the program code stored in the storage means or storage medium.
上述の実施例において、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていてもよい。 In the above examples, the control lines and information lines are those that are considered necessary for the explanation, and not all control lines and information lines in the product are necessarily shown. All components may be interconnected.
１００ 把持システム
１０１ 把持装置
１０２ 計算機
１１１ コントローラ
１１２ マニピュレータ
１１３ 物体情報取得装置
１１４ ハンド
１５０ 物体
２００ プロセッサ
２０１ 主記憶装置
２０２ 副記憶装置
２０３ ネットワークインタフェース
２０４ ＩＯインタフェース
３００ 指部
３０１ 移動機構
100
Claims (13)
物体を把持するハンド、及び物体の状態を示す物体情報を取得する物体情報取得装置を有する把持装置と、
前記把持装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記ハンドは、独立に動く複数の指部を有し、
少なくとも一つの前記指部は、前記指部の伸長方向に略平行な方向にモーメントを与えることによって接する物体を回転させる移動機構を有し、
前記制御装置は、
作業空間に存在する複数の物体の前記物体情報に基づいて、同時に把持する物体群を決定し、
前記物体群を把持するための第１制御情報を生成し、前記把持装置に前記第１制御情報を送信し、
前記ハンドによって把持された前記物体群の前記物体情報に基づいて、前記物体群に含まれ、かつ、前記移動機構に接する物体の中から、回転させる対象物体を決定し、
前記物体群を把持する二つの前記指部を結び、かつ、前記モーメントの向きと平行な制御面における前記対象物体の長手方向が前記ハンドが与える把持力の方向と略平行となるように前記対象物体を回転させるための第２制御情報を生成し、前記把持装置に前記第２制御情報を送信することを特徴とする把持システム。 1. A gripping system comprising:
a gripping device having a hand for gripping an object and an object information acquisition device for acquiring object information indicating a state of the object;
A control device that controls the gripping device;
Equipped with
The hand has a plurality of fingers that can move independently,
At least one of the fingers has a movement mechanism that rotates an object in contact with the finger by applying a moment in a direction substantially parallel to an extension direction of the finger,
The control device includes:
determining a group of objects to be simultaneously grasped based on the object information of a plurality of objects present in a working space;
generating first control information for gripping the object group and transmitting the first control information to the gripping device;
determining a target object to be rotated from among objects included in the group of objects and in contact with the moving mechanism based on the object information of the group of objects held by the hand;
A gripping system characterized by generating second control information for connecting the two finger portions that grip the group of objects and rotating the target object so that the longitudinal direction of the target object on a control plane parallel to the direction of the moment is approximately parallel to the direction of the gripping force applied by the hand, and transmitting the second control information to the gripping device.
前記制御装置は、前記制御面における前記対象物体の長手方向が前記把持力の方向と略平行となり、かつ、前記対象物体と当該対象物体に接する他の物体とが接した状態が保たれるように前記対象物体を回転させるための前記第２制御情報を生成することを特徴とする把持システム。 2. The gripping system of claim 1,
A gripping system characterized in that the control device generates the second control information for rotating the target object so that the longitudinal direction of the target object on the control surface is approximately parallel to the direction of the gripping force and so that the target object is maintained in contact with another object in contact with the target object.
前記制御装置は、前記制御面における前記対象物体の長手方向が前記把持力の方向と略平行となり、かつ、前記対象物体及び前記指部の接触面積が所定閾値より大きくなるように前記対象物体を回転させるための前記第２制御情報を生成することを特徴とする把持システム。 3. The gripping system of claim 2,
a control device that generates the second control information for rotating the target object so that the longitudinal direction of the target object on the control surface is approximately parallel to the direction of the gripping force and the contact area between the target object and the finger portions is larger than a predetermined threshold.
前記制御装置は、
前記物体群に含まれ、かつ、前記指部が接する前記物体の中から一つの物体を選択し、
前記選択された物体及び前記指部の接触面積が閾値より大きくなるように前記物体群を把持するための前記ハンドの把持姿勢の角度を算出し、
前記ハンドの把持姿勢の角度を含む前記第１制御情報を生成することを特徴とする把持システム。 3. The gripping system of claim 2,
The control device includes:
selecting one object from among the objects included in the group of objects and in contact with the finger portion;
calculating an angle of a gripping posture of the hand for gripping the group of objects such that a contact area between the selected object and the finger portion is greater than a threshold;
A gripping system, comprising: a gripping information generating unit that generates the first control information including an angle of a gripping posture of the hand.
前記制御装置は、
前記物体群に含まれ、かつ、前記指部と接しない前記物体を選択し、
前記選択された物体と当該物体に接する他の物体との接触面が、前記指部の接触面に対して略平行となるように前記物体群を把持するための前記ハンドの把持姿勢の角度を算出し、
前記ハンドの把持姿勢の角度を含む前記第１制御情報を生成することを特徴とする把持システム。 3. The gripping system of claim 2,
The control device includes:
selecting an object that is included in the group of objects and is not in contact with the finger portion;
calculating an angle of a gripping posture of the hand for gripping the group of objects such that a contact surface between the selected object and another object in contact with the selected object is approximately parallel to a contact surface of the finger portion;
A gripping system, comprising: a gripping information generating unit that generates the first control information including an angle of a gripping posture of the hand.
前記制御装置は、前記対象物体が複数存在する場合、前記制御面における前記対象物体の長手方向と前記把持力の向きとの角度差、前記対象物体の大きさ、前記対象物体の形状、及び、前記ハンド内の前記対象物体の配置関係の少なくともいずれかに基づいて、前記複数の対象物体の各々の制御順番を決定することを特徴とする把持システム。 3. The gripping system of claim 2,
A gripping system characterized in that, when there are multiple target objects, the control device determines the control order of each of the multiple target objects based on at least one of the angular difference between the longitudinal direction of the target object on the control surface and the direction of the gripping force, the size of the target object, the shape of the target object, and the relative positioning of the target objects within the hand.
前記把持システムは、物体を把持するハンド、及び物体の状態を示す物体情報を取得する物体情報取得装置を有する把持装置と、前記把持装置を制御する制御装置と、を含み、
前記ハンドは、独立に動く複数の指部を有し、
少なくとも一つの前記指部は、前記指部の伸長方向に略平行な方向にモーメントを与えることによって接する物体を回転させる移動機構を有し、
前記把持装置の制御方法は、
前記制御装置が、作業空間に存在する複数の物体の前記物体情報に基づいて、同時に把持する物体群を決定する第１のステップと、
前記制御装置が、前記物体群を把持するための第１制御情報を生成し、前記把持装置に前記第１制御情報を送信する第２のステップと、
前記制御装置が、前記ハンドによって把持された前記物体群の前記物体情報に基づいて、前記物体群に含まれ、かつ、前記移動機構に接する物体の中から、回転させる対象物体を決定する第３のステップと、
前記制御装置が、前記物体群を把持する二つの前記指部を結び、かつ、前記モーメントの向きと平行な制御面における前記対象物体の長手方向が前記ハンドが与える把持力の方向と略平行となるように前記対象物体を回転させるための第２制御情報を生成し、前記把持装置に前記第２制御情報を送信する第４のステップと、を含むことを特徴とする把持装置の制御方法。 A method for controlling a gripping device executed by a gripping system, comprising:
The gripping system includes a gripping device having a hand for gripping an object and an object information acquisition device for acquiring object information indicating a state of the object, and a control device for controlling the gripping device,
The hand has a plurality of fingers that can move independently,
At least one of the fingers has a movement mechanism that rotates an object in contact with the finger by applying a moment in a direction substantially parallel to an extension direction of the finger,
The method for controlling the gripping device includes:
A first step in which the control device determines a group of objects to be simultaneously grasped based on the object information of a plurality of objects present in a workspace;
a second step of the control device generating first control information for gripping the group of objects and transmitting the first control information to the gripping device;
a third step in which the control device determines, based on the object information of the group of objects held by the hand, a target object to be rotated from among objects included in the group of objects and in contact with the moving mechanism;
a fourth step of the control device generating second control information for connecting the two finger portions that grasp the group of objects and rotating the target object so that the longitudinal direction of the target object on a control plane parallel to the direction of the moment is approximately parallel to the direction of the grasping force applied by the hand, and transmitting the second control information to the gripping device.
前記第４のステップは、前記制御装置が、前記制御面における前記対象物体の長手方向が前記把持力の方向と略平行となり、かつ、前記対象物体と当該対象物体に接する他の物体とが接した状態が保たれるように前記対象物体を回転させるための前記第２制御情報を生成するステップを含むことを特徴とする把持装置の制御方法。 A method for controlling a gripping device according to claim 7, comprising the steps of:
A method for controlling a gripping device, characterized in that the fourth step includes a step of generating the second control information by the control device for rotating the target object so that the longitudinal direction of the target object on the control surface is approximately parallel to the direction of the gripping force and so that the target object is maintained in contact with another object in contact with the target object.
前記第４のステップは、前記制御装置が、前記制御面における前記対象物体の長手方向が前記把持力の方向と略平行となり、かつ、前記対象物体及び前記指部の接触面積が所定閾値より大きくなるように前記対象物体を回転させるための前記第２制御情報を生成するステップを含むことを特徴とする把持装置の制御方法。 A method for controlling a gripping device according to claim 8, comprising the steps of:
a fourth step of generating the second control information by the control device for rotating the target object so that a longitudinal direction of the target object on the control surface is approximately parallel to a direction of the gripping force and a contact area between the target object and the finger portions is larger than a predetermined threshold.
前記第２のステップは、
前記制御装置が、前記物体群に含まれ、かつ、前記指部が接する前記物体の中から一つの物体を選択するステップと、
前記制御装置が、前記選択された物体及び前記指部の接触面積が閾値より大きくなるように前記物体群を把持するための前記ハンドの把持姿勢の角度を算出するステップと、
前記制御装置が、前記ハンドの把持姿勢の角度を含む前記第１制御情報を生成するステップと、を含むことを特徴とする把持装置の制御方法。 A method for controlling a gripping device according to claim 8, comprising the steps of:
The second step includes:
a step of the control device selecting one object from among the objects included in the group of objects and in contact with the finger portion;
a step of the control device calculating an angle of a gripping posture of the hand for gripping the group of objects such that a contact area between the selected object and the finger portion is larger than a threshold;
and generating the first control information, the first control information including an angle of the gripping posture of the hand, by the control device.
前記第２のステップは、
前記制御装置が、前記物体群に含まれ、かつ、前記指部と接しない前記物体を選択するステップと、
前記制御装置が、前記選択された物体と当該物体に接する他の物体との接触面が、前記指部の接触面に対して略平行となるように前記物体群を把持するための前記ハンドの把持姿勢の角度を算出するステップと、
前記制御装置が、前記ハンドの把持姿勢の角度を含む前記第１制御情報を生成するステップと、を含むことを特徴とする把持装置の制御方法。 A method for controlling a gripping device according to claim 8, comprising the steps of:
The second step includes:
a step of the control device selecting the object that is included in the group of objects and is not in contact with the finger portion;
a step of the control device calculating an angle of a gripping posture of the hand for gripping the group of objects such that a contact surface between the selected object and another object in contact with the selected object is approximately parallel to a contact surface of the finger portion;
and generating the first control information, the first control information including an angle of the gripping posture of the hand, by the control device.
前記第３のステップは、前記制御装置が、前記対象物体が複数存在する場合、前記制御面における前記対象物体の長手方向と前記把持力の向きとの角度差、前記対象物体の大きさ、前記対象物体の形状、及び、前記ハンド内の前記対象物体の配置関係の少なくともいずれかに基づいて、前記複数の対象物体の各々の制御順番を決定することを特徴とする把持装置の制御方法。 A method for controlling a gripping device according to claim 8, comprising the steps of:
The third step is a control method for a gripping device, characterized in that, when there are multiple target objects, the control device determines a control order for each of the multiple target objects based on at least one of the angular difference between the longitudinal direction of the target object on the control surface and the direction of the gripping force, the size of the target object, the shape of the target object, and the positional relationship of the target objects within the hand.
物体を把持するハンド、及び物体の状態を示す物体情報を取得する物体情報取得装置を有する把持装置と、
前記把持装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記ハンドは、独立に動く複数の指部を有し、
前記複数の指部は、前記指部の伸長方向に略平行な方向にモーメントを与えることによって接する物体を回転させる移動機構を有し、
前記制御装置は、
作業空間に存在する複数の物体の前記物体情報に基づいて、同時に把持する二つの物体を決定し、
前記二つの物体を把持し、前記二つの物体の各々が地面に接した状態で、前記二つの物体の各々を把持する二つの前記指部を結び、かつ、前記モーメントの向きと平行な制御面における前記二つの物体の各々の短手方向が前記ハンドが与える把持力の方向と略平行となるように、前記二つの物体を回転させるための制御情報を生成し、
前記把持装置に前記制御情報を送信することを特徴とする把持システム。 1. A gripping system comprising:
a gripping device having a hand for gripping an object and an object information acquisition device for acquiring object information indicating a state of the object;
A control device that controls the gripping device;
Equipped with
The hand has a plurality of fingers that can move independently,
the plurality of fingers each have a moving mechanism that rotates an object in contact with the plurality of fingers by applying a moment in a direction substantially parallel to an extension direction of the plurality of fingers;
The control device includes:
determining two objects to be simultaneously grasped based on the object information of a plurality of objects present in a workspace;
gripping the two objects , and connecting the two finger portions gripping each of the two objects while each of the two objects is in contact with the ground, and generating control information for rotating the two objects so that the short-side direction of each of the two objects on a control plane parallel to the direction of the moment is approximately parallel to the direction of the gripping force applied by the hand;
A gripping system that transmits the control information to the gripping device.
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|---|---|---|---|---|
| JP2012171019A (en) | 2011-02-17 | 2012-09-10 | Seiko Epson Corp | Robot hand, and robot device |
| JP2014024143A (en) | 2012-07-26 | 2014-02-06 | Fanuc Ltd | Takeout robot system using roller device |
| JP2018043331A (en) | 2016-09-16 | 2018-03-22 | アダマンド並木精密宝石株式会社 | End effector |
| US20200070358A1 (en) | 2018-08-07 | 2020-03-05 | Hds Mercury, Inc. | Robotic gripper |
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| JP2014024143A (en) | 2012-07-26 | 2014-02-06 | Fanuc Ltd | Takeout robot system using roller device |
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