[发明专利]位置姿势测量装置以及机器人系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量多个物品的位置以及姿势的位置姿势测量装置，还涉及具有该位置姿势测量装置、针对该多个物品进行作业的机器人的机器人系统。

背景技术

在针对配置在容器和托板等预定区域内的多个物品进行使用了机器人的取出等作业的机器人系统中，在进行该作业前，进行测量成为作业对象的物品的位置以及姿势(以后也称为位置姿势)的作业。以往，提出测量该作业对象物品的位置姿势的各种方法和装置。

例如在日本特开2010-210511号公报中记载一种三维位置/姿势识别装置，该装置比较对象物的集合的三维位置/姿势数据、使位置和姿势发生了变化的对象物的三维模型的位置/姿势数据，并识别对象物，根据对象物的集合决定与三维模型的位置/姿势一致度高的对象物。

另外，日本特开2009-128191号公报中记载一种物体识别装置，该装置通过进行基于自旋图像等对象物体的特征量的高速定位，对照对象物体的三维形状数据(模型)和从距离传感器得到的距离数据(场景)，以迅速识别对象物体的三维的位置姿势作为目的，还记载了以下内容，即通过使用从物体识别装置输出的位置姿势信息，能够使机器人沿着实际物体的位置姿势迅速地动作。

在密集配置有相同形状的多个物品的例如散乱堆积的状态等中，如果通过对照三维模型和测量数据等来求出各物品的位置姿势，则在测量区域内重复出现相同的特征，因此容易产生错误测量(参照后述的图5相关的说明)。这样错误的测量结果是可以通过多个物品之间的位置关系而产生的，在如日本特开2010-210511号公报或日本特开2009-128191号公报中所记载的、提高针对每个物品的测量精度的技术中，是难以解决的问题，其结果为，难以基于该测量结果适当地进行由机器人执行物品的取出作业。

发明内容

因此本发明的目的在于提供位置姿势测量装置和机器人系统，该位置姿势测量装置即使在散乱堆积多个同种物品的情况下，也能够正确地测量各物品的位置姿势，该机器人系统包括该位置姿势测量装置以及机器人，能够正确地进行该机器人针对该物品的作业。

为了达到上述目的，本申请发明的一个方式提供一种位置姿势测量装置，该位置姿势测量装置测量配置在测量区域内的多个物品的位置姿势，该位置姿势测量装置具备：模型数据存储部，其将上述物品的形状信息存储为模型数据；传感器部，其测量上述测量区域内，并作为包括上述多个物品的场景数据来取得；位置姿势计算部，其对照上述模型数据和上述场景数据，计算上述多个物品的位置姿势；以及组合评价部，其从由上述位置姿势计算部计算出的多个位置姿势选择多组包括单一位置姿势的位置姿势的组合，对于选择出的上述位置姿势的组合分别计算评价值，将上述评价值成为最大的位置姿势的组合作为上述多个物品的位置姿势进行输出。

在优选的实施方式中，上述组合评价部针对各物品的位置姿势配置上述模型数据，计算所配置的上述模型数据和上述场景数据之间的一致度，并计算针对在上述位置姿势的组合中包括的所有位置姿势配置了上述模型数据时，通过计算所配置的上述模型数据之间重复的区域而得到的重复度，根据上述一致度和上述重复度来计算上述评价值。

在优选的实施方式中，上述模型数据存储部将上述物品的三维模型数据存储为上述形状信息，上述组合评价部在针对在上述位置姿势的组合中包括的所有位置姿势配置上述模型数据时，将所配置的上述模型数据之间重复的体积计算为上述重复度。

在优选的实施方式中，上述模型数据存储部将上述物品的三维模型数据存储为上述形状信息，上述传感器部取得上述测量区域内的多个对象物品的表面的三维形状作为场景数据，上述组合评价部在对各物品的位置姿势配置上述三维模型数据时，将上述三维模型数据的表面和上述场景数据一致的区域的面积、或者通过上述三维模型数据的表面和上述场景数据而对应的三维点的个数计算为上述一致度。

在优选的实施方式中，上述传感器部取得上述测量区域内的多个对象物品的图像作为上述场景数据，上述组合评价部在对在上述位置姿势的组合中包括的所有位置姿势配置上述模型数据时，将在上述图像上上述模型数据之间重复的面积计算为上述重复度。

在优选的实施方式中，上述模型数据存储部存储从上述物品的形状信息提取出的上述物品的特征点的集合，上述组合评价部从上述场景数据提取特征点，计算在对上述位置姿势配置上述模型数据时上述模型数据所包括的特征点与从上述场景数据提取出的特征点一致的数量作为上述一致度。