JP7228292B2 - Control device - Google Patents
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Description
本発明は、制御装置に関する。 The present invention relates to control devices.
近年、労働人口減少等に対応するため、自然人により行われていた作業を代わりに行う産業用ロボットの開発が盛んである。
例えば、マニピュレータ等からなる物品把持機構を用いて段ボール箱等を把持し、積みつける技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。2. Description of the Related Art In recent years, in order to cope with the declining working population, etc., industrial robots have been actively developed to perform work that has been performed by natural humans.
For example, there has been proposed a technique of gripping and stacking cardboard boxes or the like using an article gripping mechanism including a manipulator (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述の特許文献1の記載の技術において把持される物品は、段ボール箱である。即ち、上述の特許文献1に記載の技術を含む従来技術のみでは、定型の物品を把持することはできたものの、例えば非定型の物品を安定して把持することは十分に行われているとは言えなかった。
即ち例えば、非定型、軟体物、粘着力といった要素を有する物体を把持することは難しかった。ここで、非定型といった要素を有する物体とは、物体の一つひとつの大きさや形が同じではないといった物体である。また、軟体物といった要素を有する物体とは、少しの力で形が変化する物体である。また、粘着力といった要素を有する物体とは、粘着性がある物体である。However, the article to be gripped in the technique described in
That is, for example, it is difficult to grip an object having factors such as irregular shape, soft body, and adhesiveness. Here, an object having an atypical element is an object that does not have the same size or shape for each object. An object having an element such as a soft object is an object whose shape changes with a small amount of force. Also, an object having an element such as adhesive force is an object having adhesiveness.
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、非定型、軟体物、粘着力といった要素を有する物体を把持することが可能な技術を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technology capable of gripping an object having factors such as an atypical shape, a soft object, and an adhesive force.
上記目的を達成するため、本発明の一態様の制御装置は、
非定型、軟体物、及び粘着力のうち少なくとも1つの要素を有する物体をアームで把持する制御を実行する制御装置であって、
前記物体のうち、所定の把持重量分を把持対象として、前記物体を把持する際の前記アームで囲われる領域の体積を考慮して、当該把持対象を把持する制御を実行する、
把持制御手段、
を備える。In order to achieve the above object, a control device according to one aspect of the present invention includes:
A control device that executes control to grip an object having at least one element of an atypical shape, a soft object, and an adhesive force with an arm,
Execution of control for gripping a predetermined gripping weight of the object as a gripping target in consideration of the volume of a region surrounded by the arm when gripping the object;
gripping control means;
Prepare.
本発明によれば、非定型、軟体物、粘着力といった要素を有する物体を把持することが可能な技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which can hold|grip the object which has factors, such as an atypical shape, a soft body, and adhesive force, can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の制御装置は制御装置、非定型、軟体物、及び粘着力のうち少なくとも1つの要素を有する物体を、アームに把持させる制御を実行することができる。
具体的には例えば、以下に示す実施形態では、非定型、軟体物、及び粘着力のうち少なくとも1つの要素を有する物体として、スパゲティが対象として制御を実行されている。
即ち、本発明の実施形態に係る制御装置は、多くのスパゲティが入ったバットから、所定の目標重量のスパゲティをアームに把持させた後、皿や弁当箱に排出させる制御を実行することができる。なお、目標重量とは、アームにより把持されて所定場所(ここでは皿や弁当箱)に排出される物体(ここではスパゲティ)の重量として、制御の目標となる重量のことを言う。The control device of the present invention can perform control to cause the arm to grip an object having at least one element of the control device, atypical, soft object, and adhesive force.
Specifically, for example, in the embodiments described below, spaghetti is targeted for control as an object having at least one of atypical, soft, and sticky.
That is, the control device according to the embodiment of the present invention is capable of executing control for discharging spaghetti onto a plate or a lunch box after having the arm grasp spaghetti of a predetermined target weight from a vat containing a large amount of spaghetti. . The target weight is the weight of the object (here, spaghetti) that is gripped by the arm and discharged to a predetermined location (here, plate or lunch box), which is the weight targeted for control.
図1は、本発明の一実施形態に係る制御装置及びアームを含む把持システムの外観構成の一例の概要を説明する図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of an example of the external configuration of a grasping system including a control device and an arm according to one embodiment of the present invention.
図1に示す把持システムは、食品工場のうち、バットに入れられたスパゲティを皿や弁当箱に排出するラインに設置される。この把持システムは、本発明の一実施形態に係る制御装置1と、アームAと、カメラC1,C2とを備える。
The gripping system shown in FIG. 1 is installed in a line in a food factory that discharges spaghetti placed in vats into plates or lunch boxes. This grasping system comprises a
制御装置1は、アームAの制御として、バットBに格納されたスパゲティSのうち、目標重量分のスパゲティSを把持させて、皿D1や皿D2に排出させる制御を実行する。なお、以下、皿D1及びD2を個々に区別する必要がない場合、「皿D」と呼ぶ。
アームAは、所謂マニピュレータであって、多ジョイント構造の先端に把持部A1を有する。即ち、アームAは、把持部A1の位置決めを目的としたリンクとジョイントとの相互結合体である腕側と、把持部A1とを有する。The
The arm A is a so-called manipulator, and has a grip portion A1 at the tip of a multi-joint structure. That is, the arm A has an arm side, which is an interconnected body of links and joints for the purpose of positioning the gripping portion A1, and a gripping portion A1.
制御装置1は、スパゲティSが把持されたアームAの把持部A1により囲われる領域の体積と、アームAの把持部A1により囲われたスパゲティSの密度とをパラメータとして、当該把持部A1にスパゲティSを把持させる制御を実行する。
The
即ち、下記式(1)に示すように、スパゲティSの実際の把持重量Mは、アームAで囲われる領域の体積Vと、当該領域に含まれるスパゲティSの密度ρと、外的要因Cにより定まる。 That is, as shown in the following formula (1), the actual gripping weight M of the spaghetti S is determined by the volume V of the area surrounded by the arm A, the density ρ of the spaghetti S contained in the area, and the external factor C determined.
ここで、外的要因Cとは、同様のアームAの制御を実行したにもかかわらず生じるばらつきをいう。例えば、図1のアームAにより把持されるスパゲティSの性質の変化や、把持されたスパゲティSがアームAで囲われる領域の外に絡みついたさらなるスパゲティSといった要因が、外的要因Cの一例である。 Here, the external factor C refers to variations that occur even though the arm A is similarly controlled. For example, an example of the external factor C is a change in the properties of the spaghetti S gripped by the arm A in FIG. be.
上述をまとめると、基本的に、把持重量Mは、アームAの把持部A1で囲われる領域の体積V及び密度ρにより決定される。逆に言えば、把持対象の物品の把持重量Mとして目標重量を確保するためには、原則として、囲われる領域の体積V及び密度ρを制御すればよい。しかしながら、把持対象の物品の把持重量Mとして目標重量を精度良く確保するためには、囲われる領域の体積V及び密度ρのみならず、外的要因Cも考慮した制御が必要になる。
そこで、制御装置1は、囲われる領域の体積V及び密度ρを可変制御することを基本としつつ、さらに、外的要因Cによる影響を減少させる制御を実行している。これにより、目標重量通りのスパゲティSが適切に皿Dに排出されることが実現可能になる。
制御装置1による体積V及び密度ρの可変制御並びに外的要因Cによる影響を減少させる制御の詳細は、後述する。To summarize the above, basically, the gripping weight M is determined by the volume V and the density ρ of the area surrounded by the gripping portion A1 of the arm A. Conversely, in order to secure the target weight as the gripping weight M of the object to be gripped, in principle, the volume V and the density ρ of the enclosed area should be controlled. However, in order to accurately secure the target weight as the gripping weight M of the object to be gripped, it is necessary to perform control considering not only the volume V and the density ρ of the enclosed area but also the external factor C.
Therefore, the
The details of the variable control of the volume V and the density ρ by the
スパゲティSは、アームAにより把持される対象の物体である。具体的にはスパゲティSは、食品工場のうち図示せぬ工程により茹でられた、非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有する物体の一例である。
バットBは、スパゲティSを格納する容器である。詳しくは後述するが、バットBは、スパゲティSの配置を整えることができる構造を有する。
カメラC1は、バットB及びバットBに格納されたスパゲティSを被写体として撮像する。カメラC1により撮像された結果得られる撮像画像のデータは、制御装置1に提供される。
ここで、カメラC1は、図1においては1台のみが図示されているが、実際には2台以上存在する。当該2台以上のカメラC1の夫々により撮像された撮像画像のデータに基づき、(カメラC1から)被写体までの距離(深度)の演算が画素単位で可能になる。A spaghetti S is an object to be gripped by the arm A. Specifically, the spaghetti S is an example of an object that is boiled in a process (not shown) in a food factory and has elements such as atypical shape, soft body, and stickiness.
Vat B is a container for storing spaghetti S. Although details will be described later, the vat B has a structure that allows the arrangement of the spaghetti S to be arranged.
The camera C1 takes an image of the vat B and the spaghetti S stored in the vat B as a subject. Data of an image obtained as a result of imaging by the camera C<b>1 is provided to the
Here, although only one camera C1 is shown in FIG. 1, there are actually two or more cameras. The distance (depth) to the subject (from the camera C1) can be calculated in pixel units based on the data of the captured images captured by each of the two or more cameras C1.
制御装置1は、このようにしてカメラC1から提供された撮像画像のデータや目標重量に基づいて、アームAやバットBを制御する。これにより、バットBに格納されたスパゲティSのうち目標重量分のスパゲティSの排出が可能になる。
このような制御装置1による制御の概要は、以下の通りである。The
The outline of control by such a
まず、スパゲティSは、アームAの把持部A1により把持されてバットBから取り出されることになるため、制御装置1は、バットB内のスパゲティSの配置を把握して把持する領域を選定する。
即ち、制御装置1は、カメラC1からの撮像画像のデータに基づいて、バットBやスパゲティSの各深度の情報を取得する。更に、制御装置1は、バットBやスパゲティSの各深度の情報に基づいて、バットBの中から、スパゲティSを把持する領域を選定する。
ここで、制御装置1は、所定の目標重量分のスパゲティSを把持できないと判断した場合や、実際に目標重量分のスパゲティSを把持できなかった場合、外的要因Cを低減させる制御のひとつとして、バットBの動作を制御することにより、スパゲティSの配置を整えることができる。First, the spaghetti S is gripped by the gripper A1 of the arm A and taken out from the bat B, so the
That is, the
Here, when the
次に、制御装置1は、バットBのうち、選定された領域のスパゲティSをアームAに把持させるため、把持部A1の位置を変更させる制御を実行する。これにより、アームAの把持部A1は、バットBのうち選定された領域のスパゲティSを把持する動作をする。
Next, the
上述をまとめると、バットB及びそのバットBに格納されたスパゲティSの配置は、変化する。そこで、制御装置1は、アームAの把持部A1により把持する領域を変更させたり、バットBに格納されたスパゲティSの配置を整えたりするための制御を実行することで、所定の目標重量分のスパゲティSをアームAに適切に把持させることができる。
To summarize the above, the arrangement of vat B and spaghetti S stored in vat B varies. Therefore, the
即ち、これまで、ポテトチップス等固形であって粘着力の要素を有さない食品については、定量で取り分けるための技術は存在していた。
しかしながら、スパゲティSといった非定型、軟体物、及び粘着力のうち少なくとも1つの要素を有する食品では、従来技術が適用できなかった。即ち、多くの食品工場のラインは、機械化すら進んでおらず、労働集約的であった。つまり、非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有する食品を定量で取り分ける作業は、完全には自動化できておらず、人の作業員が欠かせなかった。
そこで、本実施形態の制御装置1が採用された。これにより、制御装置1は、産業用ロボット(アームA)を自動操作し、バットBに盛られたスパゲティSから定量(目標重量分)をピックアップし容器(皿D)に移すことができる。即ち、非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有する食品を定量で取り分ける作業の自動化が可能となる。更に言えば、将来的な人口減少による労働力不足を補うための一助となる。That is, until now, there has been a technique for separating solid foods such as potato chips that do not have an element of stickiness in a fixed quantity.
However, the prior art could not be applied to foods that have at least one factor of irregular shapes such as spaghetti S, soft bodies, and stickiness. In other words, the lines of many food factories were labor-intensive, not even mechanized. In other words, the task of sorting food items with factors such as atypical shapes, soft bodies, and stickiness in fixed quantities has not been fully automated, and human operators have been indispensable.
Therefore, the
ここで、ベルトコンベヤLは、皿D1,D2を搬送物として搬送する。
皿D1は、既に排出された所定の目標重量分のスパゲティSの排出先である。
皿D2は、これから把持される目標重量分のスパゲティSの排出先である。
このようにベルトコンベヤLは、既に排出された所定の目標重量分のスパゲティSが載った皿D1を移動させ、目標重量分のスパゲティSの次の排出先である皿D2を移動させる。このようにして、ベルトコンベヤLは、スパゲティの次の排出先をアームAに提供する。Here, the belt conveyor L conveys plates D1 and D2 as conveyed objects.
The dish D1 is the destination of the spaghetti S of the predetermined target weight that has already been discharged.
The plate D2 is the destination of the target weight of spaghetti S to be gripped from now on.
In this way, the belt conveyor L moves the dish D1 on which the predetermined target weight of spaghetti S that has already been discharged is placed, and moves the dish D2 to which the target weight of spaghetti S is next discharged. In this way, the belt conveyor L provides arm A with the next destination for the spaghetti.
カメラC2は、次の排出先である皿D2を被写体として撮像する。
カメラC2により撮像された結果得られる撮像画像のデータは、制御装置1に提供される。
ここで、カメラC2は、上述のカメラC1と基本的に同様のカメラである。即ち、当該2以上のカメラC2の夫々により撮像された撮像画像のデータに基づき、(カメラC2から)被写体までの距離(深度)の演算が画素単位で可能になる。The camera C2 takes an image of the dish D2, which is the next discharge destination, as a subject.
Data of an image obtained as a result of imaging by the camera C2 is provided to the
Here, camera C2 is basically the same camera as camera C1 described above. That is, it is possible to calculate the distance (depth) to the subject (from the camera C2) in units of pixels based on the data of the captured images captured by each of the two or more cameras C2.
制御装置1は、このようにしてカメラC2から提供された撮像画像のデータや当該データを解析して得られた排出先の位置座標である排出座標に基づいて、アームAやそのアームAの把持部A1を制御する。これにより、皿Dの上や皿Dの所定の位置といった、排出座標へのスパゲティSの排出が可能になる。
このような制御装置1による制御の概要は、以下の通りである。
まず、スパゲティSを排出する先である皿Dは、毎回完全に同一の位置に配置されるとは限らない。そこで、制御装置1は、皿Dの深度の情報に基づいて、把持されたスパゲティSを排出するべき座標を把握する。The
The outline of control by such a
First, the dish D to which the spaghetti S is to be discharged is not necessarily placed in the same position every time. Therefore, based on the depth information of the plate D, the
次に、制御装置1は、把握された座標に、把持されたスパゲティSを排出する制御を実行する。
上述をまとめると、スパゲティSを排出する先の皿Dの位置は、変化し得る。そこで、制御装置1は、皿Dの深度の情報に基づいて、スパゲティSを排出するべき排出座標を解析したり、当該排出座標に排出するようアームAの制御を実行したりすることで、所定の目標重量分のスパゲティSを適切に排出することができる。Next, the
Summarizing the above, the position of the dish D into which the spaghetti S is served can vary. Therefore, the
以上、図1を用いて、本発明の制御装置の一実施形態に係る制御装置1により制御されるアームAにより実現される食品工場の例について説明した。
以下、図2乃至7を用いて、図1の把持システムの構成の夫々や動作等について説明する。The example of the food factory implemented by the arm A controlled by the
2 to 7, each configuration and operation of the grasping system shown in FIG. 1 will be described.
まず、図2に示すA状態及びB状態を用いて、図1のアームAの把持部A1の構造や動作について説明する。
なお、詳細は後述するが、図2に示すA状態には、図1のアームAのうち、把持動作前の把持部A1が図示されている。また、図2に示すB状態には、図1のアームAのうち、把持動作後の把持部A1が図示されている。図2に示すA状態と、図2に示すB状態とを個々に区別する必要がない場合、これらをまとめて「図2」と呼ぶ。
図2は、図1のアームが備える把持部の一例を示す図である。ここで、図2のアームAの把持部A1は、図1に示すようにスパゲティSが格納されたバットBの上に配置されているものとして説明する。First, using states A and B shown in FIG. 2, the structure and operation of the grip portion A1 of the arm A in FIG. 1 will be described.
Although the details will be described later, the state A shown in FIG. 2 shows the grasping portion A1 of the arm A of FIG. 1 before the grasping operation. 2 shows the grasping portion A1 of the arm A of FIG. 1 after the grasping operation. When it is not necessary to distinguish between the A state shown in FIG. 2 and the B state shown in FIG. 2, they are collectively referred to as "FIG. 2".
FIG. 2 is a diagram showing an example of a grasping portion included in the arm of FIG. 1. FIG. Here, it is assumed that the gripping portion A1 of the arm A in FIG. 2 is arranged on the bat B in which the spaghetti S is stored as shown in FIG.
なお、図2におけるアームAの把持部A1の説明では、特に断りのない限り、次のように定義する方向を用いるものとする。
即ち、以下、重力が働く方向と垂直な面を、軸Xa及び軸YaからなるXa-Ya平面と呼ぶ。ここで、アームAの把持部A1は、Xa-Ya平面(以下、「水平面」と適宜呼ぶ)に設置されたスパゲティSを把持するように設置されているものとして説明する。
ここで、Xa-Ya平面において、スパゲティSを把持する場合における、アームAの把持部A1からみてアームAの腕側と接続されている方向に、軸Xaをとるものとする。この場合における、アームAの把持部A1からみて、アームAの腕側が接続されている方向を「軸Xaが正の方向」と呼び、この反対方向を「軸Xaが負の方向」と呼ぶものする。
また、重力が働く方向と逆の方向に軸Za及びその方向をとものとする。即ち、スパゲティSが配置されたXa-Ya平面(水平面)に対して高さが高くなる方向を、「軸Zaが正の方向」と呼び、この反対方向を「軸Zaが負の方向」と呼ぶものとする。
また、軸Xa、軸Ya、及び軸Zaからなる3次元直交座標系が右手系となるよう軸Yaを定め、夫々の方向を「軸Yaが正の方向」及び「軸Yaが負の方向」と呼ぶ。In the description of the grip portion A1 of the arm A in FIG. 2, directions defined as follows are used unless otherwise specified.
That is, hereinafter, a plane perpendicular to the direction in which gravity acts is called an Xa-Ya plane consisting of the axis Xa and the axis Ya. Here, it is assumed that the grasping portion A1 of the arm A is set so as to grasp the spaghetti S placed on the Xa-Ya plane (hereinafter referred to as "horizontal plane" as appropriate).
Here, on the Xa-Ya plane, when spaghetti S is gripped, the axis Xa is taken in the direction of connecting the arm side of the arm A when viewed from the gripping portion A1 of the arm A. In this case, when viewed from the grip portion A1 of the arm A, the direction in which the arm side of the arm A is connected is called the "positive direction of the axis Xa", and the opposite direction is called the "negative direction of the axis Xa". do.
Also, the axis Za and its direction are oriented in the direction opposite to the direction in which gravity acts. That is, the direction in which the spaghetti S is higher than the Xa-Ya plane (horizontal plane) on which the spaghetti S is arranged is called the "positive direction of the axis Za", and the opposite direction is called the "negative direction of the axis Za". shall be called.
In addition, the axis Ya is defined so that the three-dimensional orthogonal coordinate system consisting of the axis Xa, the axis Ya, and the axis Za becomes a right-handed system, and the respective directions are defined as "positive direction of the axis Ya" and "negative direction of the axis Ya". call.
図2に示すA状態には、図1のアームAのうち、把持動作前の把持部A1が図示されている。
図2に示すA状態のように、アームAの把持部A1は、面A11と、面A12と、面A13と、面A14とから構成されている。
即ち、アームAの把持部A1は、軸Ya-Za平面と平行に、面A11及び面A13を備える。また、把持部A1の面A11は、把持部A1の面A13からみて軸Xaが正の方向に備えられている。
また、アームAの把持部A1は、軸Xa-Ya平面と平行に、面A12及び面A14を備える。また、把持部A1の面A12は、把持部A1の面A14からみて軸Xaが正の方向に備えられている。In state A shown in FIG. 2, of the arm A in FIG. 1, the grasping portion A1 before the grasping operation is illustrated.
As in the state A shown in FIG. 2, the grip portion A1 of the arm A is composed of a surface A11, a surface A12, a surface A13, and a surface A14.
That is, the grasping portion A1 of the arm A has surfaces A11 and A13 parallel to the Ya-Za axis plane. Further, the surface A11 of the grip portion A1 is provided with the axis Xa in the positive direction when viewed from the surface A13 of the grip portion A1.
In addition, the gripping portion A1 of the arm A has surfaces A12 and A14 parallel to the Xa-Ya plane. Further, the surface A12 of the grip portion A1 is provided with the axis Xa in the positive direction when viewed from the surface A14 of the grip portion A1.
面A11及び面A12は、面A11を構成する辺のうち軸Zaが正の方向の辺と、面A12を構成する辺のうち軸Xaが正の方向の辺とが接するように接続されている。
面A12及び面A13は、面A12を構成する辺のうち軸Xaが負の方向の辺と、面A13を構成する辺のうち軸Zaが正の方向の辺とが接するように接続されている。
面A13及び面A14は、面A13を構成する辺のうち軸Zaが負の方向の辺と、面A14を構成する辺のうち軸Xaが負の方向の辺とが接するように接続されている。なお、面A13及び面A14は、接する辺において、蝶番を有している。即ち、面A14は、Ya-Za平面と平行な角度に可変である。また、アームAの把持部A1からみて軸Zaが負の方向に配置されたスパゲティSに差し込まれる(軸Zaが負の方向に移動させられる)場合、当該角度は制御装置1により制御される。即ち、アームAの把持部A1が差し込まれる際には、面A14はYa-Za平面と平行な角度に制御される。また、アームAの把持部A1が差し込まれた後には、面A14は、Xa-Ya平面と平行な角度に制御される。
また、図2に示すA状態のように、面A12の軸Xaが負の方向の辺から、面A12が面A11と接する辺までの長さは、長さL1である。また、面A13の軸Zaが負の方向の辺から、面A13が面A12と接する辺までの長さは、長さL2である。The plane A11 and the plane A12 are connected such that the side of the plane A11 on which the axis Za is positive and the side of the plane A12 on which the axis Xa is positive are in contact with each other. .
The surface A12 and the surface A13 are connected such that the side of the surface A12 on which the axis Xa is negative and the side of the surface A13 on which the axis Za is positive are in contact with each other. .
The plane A13 and the plane A14 are connected such that the side of the plane A13 with the negative axis Za and the side of the plane A14 with the negative axis Xa are in contact with each other. . In addition, surface A13 and surface A14 have a hinge in the edge|side which contacts. That is, the plane A14 is variable in angle parallel to the Ya-Za plane. Also, when the axis Za is inserted into the spaghetti S arranged in the negative direction when viewed from the grip portion A1 of the arm A (the axis Za is moved in the negative direction), the angle is controlled by the
Also, as in the state A shown in FIG. 2, the length from the side of the surface A12 in which the axis Xa is in the negative direction to the side where the surface A12 contacts the surface A11 is the length L1. Also, the length from the side of the surface A13 in which the axis Za is in the negative direction to the side where the surface A13 contacts the surface A12 is the length L2.
図2に示すB状態には、図1のアームAのうち、把持動作後の把持部A1が図示されている。なお、理解を簡単にするため、図2に示すB状態に示す把持動作後の把持部A1は、把持対象となったスパゲティSは図示していない。
図2に示すB状態に示す面A11は、図2に示すA状態に示す面A11と異なり、面A12乃至面A14の位置が異なることにより、面A14と略接触した状態となっている。
図2に示すB状態に示す面A12は、図2に示すA状態に示す面A12と異なり、面A11と接する位置が、面A12を構成する辺のうち軸Xaが正の方向の辺ではない。即ち、図2に示すB状態のように、面A12の軸Xaが負の方向の辺から、面A12が面A11と接する辺までの長さは、長さL3である。この時、長さL3は、長さL1と比較して短い。
図2に示すB状態に示す面A13は、図2に示すA状態に示す面A13と異なり、面A12と接する位置が、面A13を構成する辺のうち軸Zaが正の方向の辺ではない。即ち、図2に示すB状態のように、面A13の軸Zaが負の方向の辺から、面A13が面A12と接する辺までの長さは、長さL4である。この時、長さL4は、長さL2と比較して短い。In the state B shown in FIG. 2, the grasping portion A1 of the arm A of FIG. 1 after the grasping operation is illustrated. For easy understanding, the spaghetti S to be gripped is not shown in the gripping portion A1 after the gripping operation shown in the state B shown in FIG.
Unlike the surface A11 shown in the state A shown in FIG. 2, the surface A11 shown in the state B shown in FIG.
Unlike the surface A12 shown in the state A shown in FIG. 2, the surface A12 shown in the state B shown in FIG. . That is, as in the state B shown in FIG. 2, the length from the side of the surface A12 on which the axis Xa is in the negative direction to the side where the surface A12 contacts the surface A11 is the length L3. At this time, the length L3 is shorter than the length L1.
Unlike the surface A13 shown in the state A shown in FIG. 2, the surface A13 shown in the state B shown in FIG. . That is, as in the state B shown in FIG. 2, the length from the side of the surface A13 in which the axis Za is in the negative direction to the side where the surface A13 contacts the surface A12 is the length L4. At this time, the length L4 is shorter than the length L2.
図1で説明した通り、制御装置1は、アームAの把持部A1で囲われる領域の体積及び密度を制御することにより、把持重量を制御することができる。
一定の目標重量のスパゲティSを皿Dに排出する場合、制御装置1は、囲われる領域の体積に再現性高くスパゲティSを閉じ込める必要がある。即ち、制御装置1は、囲われる領域の密度が一定となるようにパスタを閉じ込める必要がある。ここで密度は、体積当たりの質量である。また、非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有する物体であっても、一定の圧力を与えることにより、密度を一定の範囲内に制御することができる。As explained in FIG. 1, the
When a constant target weight of spaghetti S is to be dispensed onto the dish D, the
ここで、以下、非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有する物体であっても、一定の圧力を与えることにより、密度を一定の範囲内に制御することができることについて、説明する。
例えば、バットB等に入れられた非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有する物体を所定の体積の容器ですくって取り分けた場合、当該物体の質量には複数回の間でばらつきが発生する。
具体的には例えば、非定型といった要素を有する物体を所定の体積の容器ですくって取り分けた場合、当該物体の形状のばらつき等の理由により、当該物体同士の間に空間(当該物体が存在しない空間)が存在する。また例えば、軟体物といった要素を有する物体を所定の体積の容器ですくって取り分けた場合、当該物体の形状が一定ではない(変形する)等の理由により、当該物体同士の間に空間(当該物体が存在しない空間)が存在する。また例えば、粘着力といった要素を有する物体を所定の体積の容器ですくって取り分けた場合、当該物体同士や当該物体と当該容器との間の粘着等の理由により、当該物体同士の間に空間(当該物体が存在しない空間)が存在する。
更に言えば、上述の当該物体が存在しない空間は、複数回の間でばらつきが生じる。つまり、当該空間の大きさがばらつくことにより、所定の容積に含まれる物体の質量が変動してしまっていた。Here, hereinafter, it will be explained that the density can be controlled within a certain range by applying a certain pressure even to an object having elements such as atypical, soft, and adhesive force.
For example, if objects with factors such as irregular shapes, soft objects, and adhesiveness placed in bat B are scooped out in a container with a predetermined volume and separated, the mass of the object will vary over multiple times. do.
Specifically, for example, when an object having an element of atypical shape is scooped out in a container of a predetermined volume and separated, due to reasons such as variations in the shape of the object, the space between the objects (the object does not exist) space) exists. In addition, for example, when an object having elements such as a soft object is scooped out in a container of a predetermined volume and separated, the shape of the object is not constant (deformation), etc., and the space between the objects (the object space) exists. Also, for example, when an object having an element such as adhesive force is scooped out in a container of a predetermined volume and separated, a space ( There exists a space where the object does not exist.
Furthermore, the above-mentioned space in which the object does not exist varies between multiple times. In other words, the mass of an object contained in a given volume fluctuates due to variations in the size of the space.
しかしながら、制御装置及びアームAを含む把持システムが採用された場合、非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有する物体であっても、一定の圧力を与えることにより、密度を一定の範囲内に制御することができる。
即ち例えば、アームAで物体を把持する際に、当該物体に対して所定の圧力が発生する。圧力を加えられた非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有する物体は、当該物体同士の間の空間が減るような配置となる。
具体的には例えば、非定型といった要素を有する物体に圧力を加えた場合、当該物体の形状のばらつきである凹部や凸部は、圧力を加えられることではまり込む等することで、当該物体同士の間の空間が減るような配置となる。また例えば、軟体物といった要素を有する物体に圧力を加えた場合、当該物体は変形等することで、当該物体同士の間の空間が減るような配置となる。また例えば、粘着力といった要素を有する物体に圧力を加えた場合、当該物体は当該物体同士や当該物体と当該容器との間の粘着を剥がしたり滑らせたりすることで、当該物体同士の間の空間が減るような配置となる。
このように、アームAを含む把持システムが採用された場合、把持する際に、非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有する物体に一定の圧力を与えることができる。また、一定の圧力を与えられた非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有する物体は、当該物体同士の空間が減るような配置となる。この結果、非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有する物体の密度は一定の範囲内となる。However, when a gripping system including a control device and arm A is employed, even objects with atypical, soft, and adhesive factors can be reduced to within a certain range of density by applying a constant pressure. can be controlled to
That is, for example, when the arm A grips an object, a predetermined pressure is generated on the object. Objects with stressed atypical, soft, and cohesive elements are arranged such that the space between them is reduced.
Specifically, for example, when pressure is applied to an object having an element of atypical shape, concave portions and convex portions, which are variations in the shape of the object, become stuck in each other due to the application of pressure. It is arranged so that the space between is reduced. Further, for example, when pressure is applied to an object having an element such as a soft object, the object is deformed or the like, so that the space between the objects is reduced. In addition, for example, when pressure is applied to an object having an element such as adhesive force, the object peels off or slides the adhesion between the objects or between the object and the container, thereby Arranged in such a way that it takes up less space.
Thus, when a gripping system including arm A is employed, it is possible to exert a constant pressure on objects having atypical, soft and sticky factors when gripping. In addition, objects that have elements such as irregular shapes, soft objects, and adhesive force applied with a certain pressure are arranged so that the space between the objects is reduced. This results in a range of densities for objects with atypical, soft and cohesive components.
更に言えば、アームAを含む把持システムが採用された場合、当該アームを用いて非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有する物体を把持するときには、アームAの把持部A1で囲われる領域の体積及び密度を制御することができる。これにより、制御装置1及びアームAを含む把持システムは、物体の把持重量を制御することができる。
そこで、図2のアームAの把持部A1は以下のような構造と制御により、囲われる領域の体積及び密度を制御することができる。Furthermore, when a grasping system including an arm A is employed, when using the arm to grasp an object having factors such as irregular shapes, soft objects, and adhesive force, the area surrounded by the grasping portion A1 of the arm A volume and density can be controlled. Thereby, the gripping system including the
Therefore, the gripping portion A1 of the arm A in FIG. 2 can control the volume and density of the enclosed area by the following structure and control.
図2のアームAの把持部A1は、面A11乃至A14により囲われた体積Vにより、スパゲティSを把持することができる。即ち、制御装置1は、このような把持部A1を備えるアームAを制御することにより、スパゲティSを把持することができる。
具体的には例えば、制御装置1は、以下のような制御を実行する。まず、このような把持部A1は、軸Zaが負の方向に移動され、スパゲティSに差し込まれる。次に、把持部A1は、長さL1を長さL3に、長さL2を長さL4に変更する。また、把持部A1は、面A11乃至面A14の相互の位置を異ならせることにより、面A14と略接触させる。このようにして、体積VにスパゲティSを把持する。
このとき、制御装置1は、面A12が面A11と接する辺の位置や、面A13が面A12と接する辺の位置を変更することができる。また、制御装置1は、面A11乃至面A14の相互の位置を異ならせる力を変化させることができる。これにより、スパゲティSを把持する体積Vや、圧力を変化させることができる。The gripping portion A1 of the arm A in FIG. 2 can grip the spaghetti S by the volume V enclosed by the surfaces A11 to A14. That is, the
Specifically, for example, the
At this time, the
また、圧力を変化させる場合、制御装置1縦方向(重力方向)と横方向の圧力を一定にして把持する必要がある。
また、制御装置1は、密度が一定の状態でスパゲティSを把持するために、以下のような制御を実行する。Moreover, when changing the pressure, it is necessary to hold the
Further, the
即ち、制御装置1は、スパゲティSの状態の維持をする。具体的には例えば、スパゲティSの茹で加減や茹でてからの時間等により、スパゲティSの弾性や粘着性の強さ等は変化する。この場合、スパゲティSを把持する際の圧力と密度の関係性は変化する。そこで、制御装置1は、スパゲティSの状態を維持するよう制御する。
また、制御装置1は、スパゲティSを把持する場所の選定をする。即ち例えば、図1の説明で上述したように、カメラC1により撮像された結果得られる撮像画像のデータに基づいて、例えば、スパゲティSが少なくなっていない山型の配置となっている領域を把持対象の領域として選定する。That is, the
Further, the
また、制御装置1は、重力方向の力を制御する。即ち例えば、図2のアームAの把持部A1の面A12の位置を制御することにより、重力方向の力を制御する。
また、制御装置1は、横方向の力を制御する。即ち例えば、図2のアームAの把持部A1の面A11の角度や、面A13の位置を制御することにより、横方向の力を制御する。The
The
なお、スパゲティSを把持する把持部A1の構造は、図2に限定されず、任意の構造を採用することができる。即ち、把持部A1の構造は、把持対象の物体を把持する体積Vや圧力を変化させることができれば足りる。
制御装置1は、把持対象の物品を所定の目標重量分だけ把持するために、把持対象の物体を把持する体積Vや圧力を変化させる。これにより、制御装置1は、非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有する物体を、把持対象の物品を所定の目標重量分だけ把持することができる。The structure of the gripping portion A1 that grips the spaghetti S is not limited to that shown in FIG. 2, and any structure can be adopted. That is, it is sufficient for the structure of the grasping part A1 to be able to change the volume V and the pressure for grasping the object to be grasped.
The
以上、図2を用いて、図1のアームAの把持部A1の構造や動作について説明した。
以下、図3を用いて、図1に示す食品工場において、どのように把持対象の物品を所定の目標重量分だけ把持するかについて説明する。The structure and operation of the grip portion A1 of the arm A in FIG. 1 have been described above with reference to FIG.
3, a description will be given of how an article to be gripped is gripped by a predetermined target weight in the food factory shown in FIG.
図3は、図1の制御装置の制御フローの一例を示す図である。
図3の上部における、横方向に示す複数の白抜き矢印の連続は、制御装置1の制御の工程のうち、スパゲティSを把持する工程を示している。即ち、複数の白抜きの矢印の夫々は、スパゲティSを盛付けするまでの各工程を示している。1つの白抜き矢印の内部の文字列は、当該白抜き矢印が示す工程の名称が記載されている。
具体的には、スパゲティSを把持する工程には、「事前準備」、「認識」、「把持」、及び「盛付け」の夫々の工程が存在する。3 is a diagram illustrating an example of a control flow of the control device of FIG. 1; FIG.
A series of white arrows shown in the horizontal direction in the upper part of FIG. That is, each of the plurality of white arrows indicates each step until the spaghetti S is served. The character string inside one white arrow describes the name of the process indicated by the white arrow.
Specifically, the process of gripping the spaghetti S includes the steps of "preparation", "recognition", "gripping", and "arranging".
事前準備の工程ST1は、把持対象となるスパゲティSを用意する工程である。
認識の工程ST2は、把持対象となるスパゲティSの配置を認識する工程である。
把持の工程ST3は、所定の目標重量分だけスパゲティSを実際に把持する工程である。
盛付けの工程ST4は、所定の目標重量分のスパゲティSを皿Dに排出(盛付け)する工程である。The advance preparation step ST1 is a step of preparing spaghetti S to be gripped.
The recognition step ST2 is a step of recognizing the arrangement of the spaghetti S to be gripped.
The grasping step ST3 is a step of actually grasping spaghetti S by a predetermined target weight.
The serving step ST4 is a step of discharging (arranging) a predetermined target weight of spaghetti S on a plate D. As shown in FIG.
図3の下部における、横方向に示す複数の白抜き矢印の連続は、上述のスパゲティSを排出(盛付け)するまでの各工程における具体的なステップを示している。即ち、図3の下部の複数の白抜きの矢印の夫々は、スパゲティSが把持されて排出(盛付け)られるまでの具体的な各ステップを示している。1つの白抜き矢印の内部の文字列は、当該白抜き矢印が示すステップの名称が記載されている。 A series of white arrows shown in the horizontal direction at the bottom of FIG. 3 indicate specific steps in each process until the spaghetti S is discharged (arranged). That is, each of the plurality of white arrows at the bottom of FIG. 3 indicates specific steps until the spaghetti S is gripped and discharged (arranged). A character string inside one white arrow describes the name of the step indicated by the white arrow.
具体的には、スパゲティSを盛付けするまでの工程の具体的なステップとして、「状態維持」、「把持領域選定」、「マシンパラメータ決定」、「食品把持」、「外乱排除」、「重量確認」及び「排出」の夫々のステップが存在する。 Specifically, as specific steps of the process until the spaghetti S is served, "state maintenance", "gripping area selection", "machine parameter determination", "food gripping", "disturbance elimination", "weight There are respective steps of "Confirm" and "Eject".
事前準備の工程ST1に対応するステップとして、状態維持のステップST11が存在する。
即ち、状態維持のステップST11において、制御装置1は、把持対象のスパゲティSの状態を維持する。
例えば、バットBに格納されたスパゲティSの配置は、前回の把持等により違いが生じる。即ち例えば、スパゲティSは、バットBにおける領域毎に、違った量が配置されていることがある。また例えば、前回の把持によりスパゲティSが取り出され、前回のスパゲティSの配置と異なることもある。このような、バットBに格納されたスパゲティSの配置の違いは、把持対象のスパゲティSの状態の変化ということができる。即ち、詳しくは後述するが、状態維持のステップST11において、制御装置1は、把持対象のスパゲティSの状態を維持するため、バットBに格納されたスパゲティSの配置を整えることができる。即ち、状態維持のステップST11において、制御装置1は、目標重量分のスパゲティSの把持に係る外的要因を物理的に排除することができる。A state maintenance step ST11 exists as a step corresponding to the preparation step ST1.
That is, in the state maintenance step ST11, the
For example, the arrangement of the spaghetti S stored in the vat B may vary depending on the previous grasping or the like. Thus, for example, spaghetti S may be arranged in different amounts in different regions of vat B. FIG. Further, for example, the spaghetti S may be taken out by the previous grasping, and the placement of the spaghetti S may be different from the previous one. Such a difference in arrangement of the spaghetti S stored in the bat B can be said to be a change in the state of the spaghetti S to be gripped. That is, although details will be described later, in step ST11 for maintaining the state, the
認識の工程ST2に対応するステップとして、把持領域選定のステップST21が存在する。即ち、把持領域選定のステップST21において、制御装置1は、把持対象のスパゲティSが格納されたバットBのうち、いずれの領域のスパゲティSを把持するかを選定する。詳しくは後述するが、例えば、前回の把持の工程において把持された領域にはスパゲティSは少ないことがある。そこで、制御装置1は、カメラC1により撮像された結果得られる撮像画像のデータに基づいて、スパゲティSが少なくなっていない、更に言えば山型の配置となっている領域を把持対象の領域として選定する。即ち、把持領域選定のステップST21において、制御装置1は、後述する把持の工程ST3の前に、スパゲティSの状態を維持する制御を実行することで、目標重量分のスパゲティSの把持に係る外的要因を物理的に排除することができる。
As a step corresponding to the recognition step ST2, there is a grasping area selection step ST21. That is, in step ST21 for gripping area selection, the
把持の工程ST3に対応するステップとして、マシンパラメータ決定のステップST31、食品把持のステップST32、外乱排除のステップST33、及び重量確認のステップST34が存在する。 As steps corresponding to the gripping process ST3, there are a machine parameter determination step ST31, a food gripping step ST32, a disturbance elimination step ST33, and a weight confirmation step ST34.
まず、マシンパラメータ決定のステップST31において、制御装置1は、所定の目標重量分のスパゲティSを把持するためのマシンパラメータを決定する。即ち例えば、制御装置1は、指定の体積分だけスパゲティが把持部A1の体積Vに入るように差し込む深さを決定する。また例えば、制御装置1は、所定の目標重量分のスパゲティSを把持するための把持部A1の体積Vや圧力を決定する。
First, in step ST31 for determining machine parameters, the
次に、食品把持のステップST32において、制御装置1は、マシンパラメータ決定のステップST31において決定されたマシンパラメータに基づき、所定の目標重量分のスパゲティSを把持する制御を実行する。即ち例えば、制御装置1は、把持部A1の位置を変更したり、把持部A1の体積Vや圧力を変更したりすることで、スパゲティSを把持する制御を実行する。即ち、食品把持のステップST32において、制御装置1は、スパゲティSを把持する制御が実行されている最中に、目標重量分のスパゲティSの把持に係る外的要因を物理的に排除することができる。
Next, in step ST32 of food gripping, the
次に、食品把持のステップST33において、制御装置1は、食品把持のステップST32において把持されたスパゲティSのうち、絡まったり粘着したりすることにより目標重量よりも多く把持されたスパゲティSを解除させる制御を実行する。即ち例えば、制御装置1は、アームAの把持部A1を揺らしたり、アームAの把持部A1の面A11乃至面A14の相互の位置を異ならせることによりスパゲティSの把持を緩めたりすることにより、目標重量よりも多く把持されたスパゲティSを解除させることができる。即ち、食品把持のステップST33において、制御装置1は、アームAによる把持の動作中に、アームAに把持されているスパゲティSのうち目標重量を超えた分を、アームAによる把持の状態から解除させる制御を実行することで、目標重量分のスパゲティSの把持に係る外的要因を物理的に排除することができる。
Next, in step ST33 of food gripping, the
次に、重量確認のステップST34において、制御装置1は、外乱排除のステップST33の後において把持されているスパゲティSの重量を確認する。即ち例えば、制御装置1は、アームAの把持部A1の体積Vを変更する際に要する圧力等に基づいて、スパゲティSがどの程度把持されているのかを推定する。即ち例えば、制御装置1は、アームAの把持部A1の体積Vを変更することでどのように圧力が変化するかと、スパゲティSが実際に把持されているかとの関係性に基づき、実際に把持されたスパゲティSの重量を推定することができる。
また例えば、制御装置1は、図示せぬ重量計に実際に把持されたスパゲティSを載せることで、実際に把持されたスパゲティSの重量を測定してもよい。また例えば、図示はしないが、アームAはばねばかりといった重量計を具備し、制御装置1は、当該重量計により測定されたスパゲティSの重量を取得し、スパゲティSの重量を確認してもよい。
なお、実重量の確認の方法は、重量計を利用した実重量計測ではなく、体積Vと圧力の関係等に基づいて推定する方が好適である。即ち、重量計を採用した場合、重量計の数値が安定するまで時間がかかったりしてしまう。しかしながら、体積Vと圧力の関係等に基づいて推定する場合、把持の制御とほぼ同時に実重量を推定することができる。つまり、体積Vと圧力の関係等に基づいて推定することにより、処理全体における処理時間が短縮される。
また、重量確認のステップST34において、確認された実際に把持されたスパゲティSの重量が、所定の目標重量に基づいて決められる所定の範囲内に収まっていない場合、NGと判定されて、前述したステップST31の処理が再度実行される。即ち、制御装置1は、実際に把持されたスパゲティSをバットBに戻す等の制御を実行した後、再度マシンパラメータを決定し、スパゲティSを把持する制御を実行する。
また、重量確認のステップST34において、確認された実際に把持されたスパゲティSの重量が、所定の目標重量に基づいて決められる所定の範囲内に収まっている場合、OKと判定されて、後述するステップST41の処理が実行される。
即ち、確認された実際に把持されたスパゲティSの重量が、所定の目標重量に基づいて決められる所定の範囲内に収まるまで、ステップST31乃至ST34は繰り返し実行される。Next, in a weight confirmation step ST34, the
Further, for example, the
It should be noted that it is preferable to estimate the actual weight based on the relationship between the volume V and the pressure, etc., instead of measuring the actual weight using a weighing scale. That is, when a weighing scale is used, it takes time until the numerical value of the weighing scale stabilizes. However, when estimating based on the relationship between the volume V and the pressure, etc., the actual weight can be estimated almost simultaneously with gripping control. That is, by estimating based on the relationship between the volume V and the pressure, etc., the processing time for the entire processing can be shortened.
In addition, in the weight confirmation step ST34, if the confirmed weight of the actually gripped spaghetti S does not fall within a predetermined range determined based on a predetermined target weight, it is determined to be NG. The process of step ST31 is executed again. That is, after executing control such as returning the actually gripped spaghetti S to the bat B, the
Further, in the weight confirmation step ST34, if the confirmed weight of the actually gripped spaghetti S is within a predetermined range determined based on a predetermined target weight, it is determined as OK, which will be described later. The process of step ST41 is executed.
That is, steps ST31 to ST34 are repeatedly executed until the confirmed weight of the spaghetti S actually gripped falls within a predetermined range determined based on a predetermined target weight.
盛付けの工程ST4に対応するステップとして、排出のステップST41が存在する。即ち、排出のステップST41において、制御装置1は、皿D1,D2を含むベルトコンベヤLの深度の情報に基づいて、スパゲティSの排出するべき座標を把握して、排出する制御を実行する。また例えば、制御装置1は、スパゲティSを排出する際に、アームAの把持部A1を揺らすことにより、アームAに付着されたスパゲティSをアームAから解除させる制御を実行することで、把持したスパゲティSの全てを物理的に排除することができる。即ち、制御装置1は、把持されたスパゲティSのうち、アームAに粘着しているスパゲティSを可能な限り解除することで、排出先の皿Dに目標重量分のスパゲティSを排出することができる。
A discharging step ST41 exists as a step corresponding to the arranging step ST4. That is, in the discharge step ST41, the
以上、図3を用いて、図1に示す食品工場において、どのように把持対象の物品を所定の目標重量分だけ把持するかについて説明した。
以下、図4及び図5を用いて、図3に示す把持領域選定のステップST21において、どのようにスパゲティSを把持する領域を選定するかについて説明する。In the above, with reference to FIG. 3, it has been described how to grip an article to be gripped by a predetermined target weight in the food factory shown in FIG.
4 and 5, how to select the region for gripping the spaghetti S in step ST21 for selecting the gripping region shown in FIG. 3 will be described.
図3の説明で上述したように、把持領域選定のステップST21において、制御装置1は、把持対象のスパゲティSが格納されたバットBのうち、スパゲティSを把持する領域を選定する。
図4は、図1のアームにより把持される食品を格納するバット等の一例を示す図である。
図4には、スパゲティSと、スパゲティSが格納されたバットBと、カメラC1とが、図示されている。
図4のバットBは、受皿部B1と、押込部B2とを有する。
図4の例のバットBは、直方体構造のうち上面以外の5つの面により構成されている。スパゲティSは、バットBの上面から格納される。バットBの受皿部B1は、バットBを構成する5つの面のうち、3つの側面と底面とからなる。また、バットBの押込部B2は、バットBを構成する5つの面のうち1つの側面と、当該側面を対向する側面に近づける方向に押込む棒とを有する。バットBの押込部B2が有する棒は、所定の機構によりバットBの押込部B2が有する面を押したり引いたりすることができる。As described above with reference to FIG. 3, in step ST21 for gripping area selection, the
FIG. 4 is a diagram showing an example of a vat or the like that stores food gripped by the arms of FIG. 1 .
FIG. 4 shows a spaghetti S, a vat B in which the spaghetti S is stored, and a camera C1.
A bat B in FIG. 4 has a tray portion B1 and a push-in portion B2.
The bat B in the example of FIG. 4 is composed of five surfaces other than the top surface of the rectangular parallelepiped structure. The spaghetti S is stored from the upper surface of the vat B. The tray portion B1 of the bat B is composed of three of the five surfaces forming the bat B and the bottom surface. In addition, the pushing portion B2 of the bat B has one side surface of the five surfaces forming the bat B, and a bar that pushes the side surface closer to the opposite side surface. The stick of the pushing portion B2 of the bat B can push or pull the surface of the pushing portion B2 of the bat B by a predetermined mechanism.
なお、図4及び図5におけるバットBの説明では、特に断りのない限り、次のように定義する方向を用いるものとする。
即ち、以下、重力が働く方向と垂直な面を、軸Xb及び軸YbからなるXb-Yb平面と呼ぶ。ここで、バットBは、Xb-Yb平面(以下、「水平面」と適宜呼ぶ)に設置され、スパゲティSを乗せて設置されているものとして説明する。
ここで、Xb-Yb平面において、上述のバットBの押込部B2が有する面の移動する方向に、軸Xbをとるものとする。この場合における、押し込まれる前のバットBの押込部B2が有する面からみて、押し込まれた後のバットBの押込部B2が有する面がある方向を「軸Xbが正の方向」と呼び、この反対方向を「軸Xbが負の方向」と呼ぶものする。
また、重力が働く方向と逆の方向に軸Zb及びその方向をとものとする。即ち、バットBが配置されたXb-Yb平面(水平面)に対して高さが高くなる方向を、「軸Zbが正の方向」と呼び、この反対方向を「軸Zbが負の方向」と呼ぶものとする。
また、軸Xb、軸Yb、及び軸Zbからなる3次元直交座標系が右手系となるよう軸Ybを定め、夫々の方向を「軸Ybが正の方向」及び「軸Ybが負の方向」と呼ぶ。4 and 5, unless otherwise specified, directions defined as follows are used.
That is, hereinafter, a plane perpendicular to the direction in which gravity acts is referred to as an Xb-Yb plane consisting of the axis Xb and the axis Yb. Here, it is assumed that the bat B is set on the Xb-Yb plane (hereinafter referred to as a "horizontal plane" as appropriate) and the spaghetti S is placed thereon.
Here, in the Xb-Yb plane, the direction of movement of the surface of the pushing portion B2 of the bat B described above is taken as the axis Xb. In this case, the direction in which the surface of the pushing portion B2 of the bat B after being pushed is called the "positive direction of the axis Xb" when viewed from the surface of the pushing portion B2 of the bat B before being pushed. The opposite direction shall be referred to as "the direction in which the axis Xb is negative".
Also, the axis Zb and its direction are oriented in the direction opposite to the direction in which gravity acts. That is, the direction in which the bat B is higher than the Xb-Yb plane (horizontal plane) is called the "positive direction of the axis Zb", and the opposite direction is called the "negative direction of the axis Zb". shall be called.
Further, the axis Yb is defined so that the three-dimensional orthogonal coordinate system consisting of the axis Xb, the axis Yb, and the axis Zb is a right-handed system, and the respective directions are defined as "positive direction of the axis Yb" and "negative direction of the axis Yb". call.
図4には、図1のバットBとカメラC1とが図示されている。
図4に示すように、バットBは、受皿部B1と、押込部B2とから構成されている。
バットBは、軸Xb、軸Yb、及び軸Zbに平行な辺からなる直方体構造であって、軸Zbが正の方向の面を有しない構造である。また、バットBの押込部B2は、軸Xbが負の方向の面を押込むことで、軸Xbが正の方向の面と軸Xbが負の方向の面との距離を短くすることができる。即ち、バットBの押込部B2は、軸Xbが負の方向の面を押込むことで、スパゲティSが存在する領域を狭くすることで、スパゲティSを集めることができる。FIG. 4 illustrates bat B and camera C1 of FIG.
As shown in FIG. 4, the bat B is composed of a tray portion B1 and a pushing portion B2.
The bat B has a rectangular parallelepiped structure having sides parallel to the axis Xb, the axis Yb, and the axis Zb, and has no surface facing the positive direction of the axis Zb. In addition, by pushing in the surface of the pushing portion B2 of the bat B on which the axis Xb is in the negative direction, the distance between the surface on which the axis Xb is in the positive direction and the surface on which the axis Xb is in the negative direction can be shortened. . That is, the push-in portion B2 of the bat B can collect the spaghetti S by pushing in the surface where the axis Xb is in the negative direction, thereby narrowing the area where the spaghetti S is present.
カメラC1は、上述したように、バットB及びバットBに格納されたスパゲティSを被写体として撮像する。即ち、スパゲティSが少なくなっていない、更に言えば山型の配置となっている領域を把持対象の領域として選定する。
図4の例において、バットBに格納されたスパゲティSのうち、軸Xbが正の方向且つ軸Ybが負の方向である二点鎖線で示される領域RにのみスパゲティSが多い。
即ち、カメラC1により撮像された結果得られる撮像画像のデータに基づくスパゲティSの配置は、例えば図5に示すような情報として取得される。As described above, the camera C1 takes an image of the vat B and the spaghetti S stored in the vat B as a subject. That is, an area where the amount of spaghetti S is not reduced, or in other words, an area arranged in a mountain shape is selected as an area to be gripped.
In the example of FIG. 4, among the spaghetti S stored in the vat B, there are many spaghetti S only in the area R indicated by the two-dot chain line where the axis Xb is in the positive direction and the axis Yb is in the negative direction.
That is, the arrangement of the spaghetti S based on the data of the imaged image obtained as a result of imaging by the camera C1 is obtained as information shown in FIG. 5, for example.
図5は、図4のバットにおけるスパゲティの高さ分布の一例を示す図である。
図5に示すA状態は、図4のカメラC1により撮像された結果得られる撮像画像のデータに基づく高さ(軸Zbの方向の座標)をXb-Yb平面における各領域(メッシュ)の夫々について示した分布の一例を示す図である。5 is a diagram showing an example of spaghetti height distribution in the bat of FIG. 4. FIG.
In state A shown in FIG. 5, heights (coordinates in the direction of axis Zb) based on data of captured images obtained as a result of imaging by camera C1 in FIG. FIG. 10 is a diagram showing an example of the distribution shown;
図5に示すA状態の各領域のうち、軸Xbが正の方向から1つめの列(軸Ybが一定の領域)と、軸Xbが負の方向から2つ目の列と、軸Ybが正の方向から1つめの行(軸Xbが一定の領域)と、軸Ybが負の方向から1つめの行とは、全て高さが15である。この高さが15は、バットBの軸Zbの方向の高さが15であることを表している。即ち、この高さが15の領域の内側の領域の数値は、スパゲティSの高さの数値である。
このように、カメラC1により撮像された結果得られる撮像画像のデータに基づく高さは、Xb-Yb平面における各領域の高さの分布として表すことができる。5, the first column from the positive direction of the axis Xb (the region where the axis Yb is constant), The first row from the positive direction (the area where the axis Xb is constant) and the first row from the negative direction of the axis Yb are all 15 in height. This height of 15 means that the bat B has a height of 15 in the direction of the axis Zb. That is, the numerical value of the area inside the area with a height of 15 is the numerical value of the height of the spaghetti S.
Thus, the height based on the data of the captured image obtained as a result of capturing by the camera C1 can be expressed as the distribution of the height of each region on the Xb-Yb plane.
図5に示すB状態は、図5に示すA状態の高さの分布の各領域を荒く演算した分布の一例を示す図である。
即ち例えば、Xb-Yb平面における各領域の高さの分布は、平均値をとることにより、領域の数を減らすことができる。図5に示すB状態の各領域のうち、高さが8.75の領域と、高さが3.75の領域と、高さが2.25の領域と、高さが2.00の領域のうち、高さが8.75の領域のスパゲティSが、一番高さが大きい。そこで、制御装置1は、これに基づいて高さが8.75の領域を把持領域として、把持する制御を実行することができる。
また例えば、把持領域として選定するのに適する領域が無い場合、上述したように、バットBの押込部B2は、軸Xbが負の方向の面を押込むことで、スパゲティSが存在する領域を狭くすることで、スパゲティSを集めることができる。これにより、例えば、図5に示すC状態に示す高さの分布のように、スパゲティSを集めることができる。State B shown in FIG. 5 is a diagram showing an example of distribution obtained by roughly calculating each region of the distribution of heights in state A shown in FIG.
That is, for example, the number of regions can be reduced by averaging the height distribution of each region on the Xb-Yb plane. Among the regions in state B shown in FIG. Among them, the spaghetti S with a height of 8.75 has the highest height. Therefore, based on this, the
Further, for example, when there is no region suitable for selection as the gripping region, as described above, the push-in portion B2 of the bat B pushes the surface of the bat B in the negative direction of the axis Xb so that the region where the spaghetti S exists. Spaghetti S can be collected by narrowing it. Thereby, for example, spaghetti S can be collected like the height distribution shown in state C shown in FIG.
図5に示すC状態は、図5に示すB状態の高さの分布のスパゲティSを、図4に示すバットBの押込部B2により集めた場合における、スパゲティSの高さの分布の例を示す図である。
即ち例えば、制御装置1は、Xb-Yb平面上において、スパゲティSが存在する領域を半分に押し込むことにより、スパゲティSを集めることができる。
このように、制御装置1は、カメラC1により撮像された結果得られる撮像画像のデータに基づくスパゲティSの配置を取得する。また、制御装置1は、バットBの押込部B2を制御することにより、スパゲティSの配置を集める等、変更することができる。即ち、制御装置1は、このような制御により、スパゲティSを定量把持する制御を実行することができる。State C shown in FIG. 5 is an example of the height distribution of spaghetti S when the spaghetti S having the height distribution in state B shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing;
That is, for example, the
Thus, the
以上、図4及び図5を用いて、図3に示す把持領域選定のステップST21において、どのようにスパゲティSを把持する領域を選定するかについて説明した。
以下、図6を用いて、図3に示す外乱排除のステップST33において、どのようにスパゲティSを把持する際の外乱を排除するかについて説明する。4 and 5, how to select the region for gripping the spaghetti S in step ST21 for selecting the gripping region shown in FIG. 3 has been described.
Hereinafter, how to eliminate the disturbance when the spaghetti S is grasped in the disturbance elimination step ST33 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG.
図6は、図5の分布に基づいて食品を把持する動作の一例を示す図である。
図6に示すA状態は、アームAの把持部A1により、バットBに格納されたスパゲティSのうち一部が把持されることにより、アームAの把持部A1により囲われた領域にスパゲティHSが存在する状態を示す図である。
図6に示すA状態の状態は、制御装置1の制御により、図4で説明した把持領域RのスパゲティSを把持した状態である。ここで、図6に示すA状態の状態において、アームAで囲われる領域の外に、さらなるスパゲティHS1が絡みついている。この状態において、制御装置1は、アームAを揺らすことにより、絡まったり粘着したりすることにより目標重量よりも多く把持されたスパゲティHS1を解除させる制御を実行することができる。FIG. 6 is a diagram showing an example of the action of gripping food based on the distribution of FIG.
In the state A shown in FIG. 6, a portion of the spaghetti S stored in the vat B is gripped by the gripping portion A1 of the arm A, so that the spaghetti HS is placed in the area surrounded by the gripping portion A1 of the arm A. Fig. 3 shows an existing state;
State A shown in FIG. 6 is a state in which the spaghetti S in the gripping region R described in FIG. Here, in the state A shown in FIG. 6, the area surrounded by the arm A is further entangled with spaghetti HS1. In this state, the
図6に示すB状態は、制御装置1の制御により、アームAを揺らす制御が実行された結果、さらなるスパゲティHS1がバットBに落ちた状態の例を示す図である。このように、制御装置1は、アームAを揺らす制御を実行することにより、スパゲティSが非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有することにより発生する、他のスパゲティSと絡まったり粘着したりするという外乱を排除することができる。
以上、図6を用いて、図3に示す外乱排除のステップST33において、どのようにスパゲティSを把持する際の外乱を排除するかについて説明した。
以下、図7を用いて、図3に示す排出のステップST41において、どのようにスパゲティSを排出する際の外乱を排除するかについて説明する。State B shown in FIG. 6 is a diagram showing an example of a state in which another spaghetti HS1 has fallen onto the bat B as a result of the control of swinging the arm A under the control of the
In the above, using FIG. 6, how to eliminate the disturbance when the spaghetti S is grasped in the disturbance elimination step ST33 shown in FIG. 3 has been described.
Hereinafter, how to eliminate the disturbance when the spaghetti S is discharged in the discharging step ST41 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG.
図7は、図6の動作により把持された食品を排出する動作の一例を示す図である。
図7に示すA状態は、アームAの把持部A1により把持されたスパゲティHSを、皿Dに排出する前の状態を示す図である。
図7に示すA状態には、皿Dと、スパゲティHSを把持するアームAと、カメラC2とが図示されている。上述したように、カメラC2は、次の排出先である皿D2を被写体として撮像する。制御装置1は、カメラC2により撮像された結果得られる撮像画像のデータに基づいて、把持されたスパゲティSを排出するべき座標を把握する。図7に示すA状態の皿Dに描かれている一点鎖線は、制御装置1により把握されたスパゲティSを排出するべき排出座標Tである。制御装置1は、スパゲティHSを排出した際に、スパゲティHSが排出座標Tに排出される位置(例えば、スパゲティHSが真下に排出される場合、排出座標Tの真上)に、アームAを移動する制御を実行する。その後、制御装置1は、スパゲティHSを排出する制御を実行する。FIG. 7 is a diagram showing an example of the operation of discharging the food gripped by the operation of FIG. 6. FIG.
A state shown in FIG. 7 is a diagram showing a state before the spaghetti HS gripped by the gripping portion A1 of the arm A is discharged onto the plate D. FIG.
In state A shown in FIG. 7, a dish D, an arm A for gripping spaghetti HS, and a camera C2 are shown. As described above, the camera C2 takes an image of the dish D2, which is the next destination, as a subject. The
図7に示すB状態は、アームAにより把持されたスパゲティHSを皿Dに排出した後の状態を示す図である。
図7に示すB状態には、皿Dに排出されたスパゲティHSと、スパゲティHSと一緒に排出されず、アームAに付着したスパゲティHS2とが図示されている。即ち、非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有するスパゲティHS2は、アームAに付着されている。制御装置1は、アームAに付着された物体をアームAから解除させる制御を実行することで、スパゲティSを把持する制御における外的要因を物理的に排除することができる。即ち例えば、制御装置1は、アームAを振動させることにより、付着されたスパゲティHS2をアームAから解除させることができる。
以上、図7を用いて、図3に示す排出のステップST41において、どのようにスパゲティSを排出する際の外乱を排除するかについて説明した。
以下、図8乃至図11を用いて、上述の制御を実行する制御装置1を含む把持システムや、制御装置1の部分の構成等について説明する。State B shown in FIG. 7 is a diagram showing a state after the spaghetti HS gripped by the arm A is discharged onto the plate D. FIG.
State B shown in FIG. 7 shows spaghetti HS that has been discharged onto a plate D, and spaghetti HS2 that has not been discharged together with the spaghetti HS and has adhered to the arm A. FIG. That is, spaghetti HS2, which has elements such as atypical, soft, and sticky, is attached to arm A. The
In the above, using FIG. 7, how to eliminate the disturbance in discharging the spaghetti S in the discharging step ST41 shown in FIG. 3 has been described.
8 to 11, a gripping system including the
図8は、図1の把持システムのうち、図1の制御装置を含む情報処理システムの部分の構成の例を示す図である。
図8に示す情報処理システムは、制御装置1と、モデルDB2と、学習装置3とを含むように構成される。FIG. 8 is a diagram showing an example of a configuration of an information processing system portion including the control device of FIG. 1 in the grasping system of FIG.
The information processing system shown in FIG. 8 is configured to include a
制御装置1は、学習装置3により学習された結果得られる(又は更新される)モデルをモデルDB2から取得して、スパゲティSを把持する際の体積及び密度を決定する。また、制御装置1は、そのモデルを用いて、把持されたスパゲティSの体積や密度に基づいて実際に把持された重量を予測する。また、制御装置1は、学習装置3により学習された結果得られる(又は更新される)モデルをモデルDB2から取得して、把持されたスパゲティSの予測された重量と、目標重量との差分を補正するパラメータを決定する。
学習装置3は、その結果把持されたスパゲティSの実際の把持重量や推定された把持重量からスパゲティSを把持する際の体積、密度及び圧力との関係性について機械学習を行うことで、モデルを生成又は更新して、モデルDB2に格納する。The
The
図9は、図8の情報処理システムのうち制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 9 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a control device in the information processing system of FIG. 8. FIG.
図9は、図8の情報処理システムのうち制御装置1のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the
制御装置1は、CPU(Central Processing Unit)11と、ROM(Read Only Memory)12と、RAM(Random Access Memory)13と、バス14と、入出力インターフェース15と、出力部16と、入力部17と、記憶部18と、通信部19と、ドライブ20とを備えている。
CPU11は、ROM12に記録されているプログラム、又は、記憶部18からRAM13にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。
RAM13には、CPU11が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。The
The
The
CPU11、ROM12及びRAM13は、バス14を介して相互に接続されている。このバス14にはまた、入出力インターフェース15も接続されている。入出力インターフェース15には、出力部16、入力部17、記憶部18、通信部19、及びドライブ20が接続されている。
出力部16は、ディスプレイやスピーカ等で構成され、画像や音声を出力する。
入力部17は、キーボードやマウス等で構成され、ユーザの指示操作に応じて各種情報を入力する。
記憶部18は、ハードディスク等で構成され、各種情報のデータを記憶する。The
The
The
The
通信部19は、ネットワークを介して他の端末(例えば図8のアームAやモデルDB2)との間で行う通信を制御する。
ドライブ20には、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリ等よりなる、リムーバブルメディア31が適宜装着される。ドライブ20によってリムーバブルメディア31から読み出されたプログラムは、必要に応じて記憶部18にインストールされる。また、リムーバブルメディア31は、記憶部18に記憶されている各種データも、記憶部18と同様に記憶することができる。The
A removable medium 31 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory is mounted in the
なお、図示はしないが、図8の情報処理システムの学習装置3は図9に示すハードウェア構成と基本的に同様の構成を有している。
また、説明の便宜上、学習装置3は、制御装置1とは別途設けるものとしたが、特にこれに限定されず、学習装置3と、制御装置1との各機能を1台の情報処理装置に集約してもよい。Although not shown, the
Further, for convenience of explanation, the
図10は、図9の制御装置の機能的構成の一例を示す機能ブロック図である。 10 is a functional block diagram showing an example of the functional configuration of the control device of FIG. 9. FIG.
図10sに示すように、制御装置1のCPU11においては、領域選定部111と、把持制御部112と、外乱排除部113とが機能する。また、記憶部18の一領域には、モデルDB2が設けられている。
As shown in FIG. 10S, in the
ここで、モデルDB2は、上述したように、学習装置3により学習された結果得られる(又は更新される)モデルを格納している。なお、以下、説明の簡単のため、モデルDB2は、制御装置1の記憶部18に設けられているものとして説明する。
ただし、モデルDB2は、制御装置1に設けられず、例えば、学習装置3にモデルが格納されて、制御装置1にモデルのコピーが格納されていてもよい。即ち、モデルDB2の設けられる情報処理装置は、任意である。Here, the
However, the
カメラC1は、上述したように、バットB及びバットBに格納されたスパゲティSを被写体として撮像する。カメラC1により撮像された結果得られる撮像画像のデータは、制御装置1に提供される。
As described above, the camera C1 takes an image of the vat B and the spaghetti S stored in the vat B as a subject. Data of an image obtained as a result of imaging by the camera C<b>1 is provided to the
領域選定部111は、図3の把持領域選定のステップST21において、把持制御部112によるスパゲティSを把持する制御がなされる前に、当該制御の対象となるスパゲティSを認識し、その認識の結果に基づいて把持対象となるスパゲティSを含む領域を選定する。即ち、領域選定部111は、カメラC1により撮像された結果得られる撮像画像のデータに基づいて、バットB及びそのバットBに格納されたスパゲティSの配置等を認識し、その認識の結果に基づいて、把持対象となるスパゲティSを含む領域を選定する。
具体的には例えば、領域選定部111は、図4及び図5で上述したように、スパゲティSが多い領域や、目標重量分だけのスパゲティSを把持しやすい領域を選定する。The
Specifically, for example, the
把持制御部112は、バットBに格納されたスパゲティSのうち、把持重量分を把持対象として、スパゲティSを把持する際のアームAで囲われる領域の体積を考慮して、当該把持対象を把持する制御を実行する。また、把持制御部112は、バットBに格納されたスパゲティSのうち、所定の把持重量分を把持対象として、スパゲティSを把持する際のアームAの内部のスパゲティSの密度を考慮して、把持対象を把持する制御を実行する。
Of the spaghetti S stored in the vat B, the
把持制御部112には、マシンパラメータ決定部121と、把持動作制御部122と、排出制御部124と、重量確認部123とが設けられる。
The
マシンパラメータ決定部121は、スパゲティSを把持する制御に用いるマシンパラメータを決定する。
また、マシンパラメータ決定部121は、重量確認部123により確認されたスパゲティSの実重量を取得して、当該実重量に基づいて、次回以降の制御に用いるマシンパラメータを決定する、ことができる。
ここで、マシンパラメータ決定部121により決定されるパラメータは、以下のようなパラメータである。即ち例えば、図2のアームAの把持部A1の面A12や面A13の位置、アームAの把持部A1をスパゲティSに差し込む角度、アームAの把持部A1の面A11乃至面A14の相互の位置を異ならせる力、面A11乃至A14がスパゲティSを押さえる圧力、アームAの把持部A1をスパゲティSに差し込む深さ等が、存在する。
なお、マシンパラメータ決定部121は、モデルDB2からマシンパラメータの決定に係るモデルを取得して、マシンパラメータを決定する。The machine
In addition, the machine
Here, the parameters determined by the machine
Note that the machine
把持動作制御部122は、マシンパラメータ決定部121により決定されたマシンパラメータに基づいて、アームAによる把持の動作を制御する。
把持動作制御部122は、重力方向制御部131と、横方向制御部132とを有する。The gripping
The gripping
重力方向制御部131は、マシンパラメータ決定部121により決定されたマシンパラメータに基づいて、アームAの把持部A1の面A12及び面A14によりスパゲティSを挟む方向の制御を実行する。
The gravity
横方向制御部132は、マシンパラメータ決定部121により決定されたマシンパラメータに基づいて、アームAの把持部A1の面A11及び面A13によりスパゲティSを挟む方向の制御を実行する。
The lateral
重量確認部133は、把持動作制御部122の制御によりアームAに把持された把持対象の実重量を確認する。
即ち例えば、重量確認部133は、アームAの把持部A1を制御することにより、把持されたスパゲティSの体積と圧力の関係を取得する。更に言えば、重量確認部133は、把持されたスパゲティSの体積を縮小させ、その際の圧力を取得する。重量確認部133は、このように取得された、把持されたスパゲティSの体積と圧力の関係に基づき、把持されたスパゲティSの実重量を推定することにより、確認する。なお、この場合、重量確認部133は、モデルDB2からスパゲティSの実重量の推定に係るモデルを、モデルDB2から取得して、スパゲティSの実重量を推定する。
また例えば、重量確認部133は、把持されたスパゲティSを図示せぬ重量計に排出し、当該重量計により取得された排出されたスパゲティSの重量を取得する。即ち、重量確認部133は、図示せぬ重量計の測定結果に基づいて把持されたスパゲティSの実重量を確認する。The weight confirmation unit 133 confirms the actual weight of the grasped object grasped by the arm A under the control of the grasping
That is, for example, the weight confirmation unit 133 acquires the relationship between the volume and the pressure of the gripped spaghetti S by controlling the gripping portion A1 of the arm A. FIG. Furthermore, the weight confirmation unit 133 reduces the volume of the gripped spaghetti S and acquires the pressure at that time. The weight confirmation unit 133 confirms by estimating the actual weight of the gripped spaghetti S based on the relationship between the volume of the gripped spaghetti S and the pressure thus acquired. In this case, the weight confirmation unit 133 acquires a model related to estimation of the actual weight of the spaghetti S from the model DB2, and estimates the actual weight of the spaghetti S.
Further, for example, the weight confirmation unit 133 discharges the gripped spaghetti S to a weight scale (not shown), and acquires the weight of the discharged spaghetti S obtained by the weight scale. That is, the weight confirming unit 133 confirms the actual weight of the gripped spaghetti S based on the measurement result of the weighing scale (not shown).
重量確認部133により確認された実重量が目標重量に基づいて定められる所定の範囲に含まれていない場合、後述する外乱排除部113は、外乱の排除を実行する。
If the actual weight confirmed by the weight confirmation unit 133 is not within a predetermined range determined based on the target weight, the
排出制御部124は、皿Dの排出座標Tを取得して、把持制御部112による制御がなされた後に、アームAにより把持されていた把持対象を、皿Dの排出座標Tに排出する制御を実行する。
ここで、カメラC2は、上述したように、次の排出先である皿D2を撮像する。カメラC2により撮像された結果得られる撮像画像のデータは、後述する排出制御部124に提供される。即ち、排出制御部124は、カメラC2により撮像された結果得られる撮像画像のデータに基づいて、皿D上の排出座標Tを取得して、アームAにより把持されていた把持対象を、皿Dの排出座標Tに排出する制御を実行する。なお、この際、排出制御部124は、モデルDB2から、皿D上の排出座標Tの推定に係るモデルを、モデルDB2から取得して、皿D上の排出座標Tを推定することができる。The
Here, the camera C2 takes an image of the dish D2, which is the next destination, as described above. The data of the imaged image obtained as a result of imaging by the camera C2 is provided to the
外乱排除部113は、スパゲティSの把持重量の変動要素となる外的要因を、物理的及びアルゴリズム的のうち少なくとも1つの方針により排除する。
The
外乱排除部113には、把持制御前外乱排除部141と、把持制御時外乱排除部142とが設けられる。
The
把持制御前外乱排除部141は、把持制御部112により把持対象を把持する制御を実行される前に、スパゲティSの状態を維持する制御を実行することで、外的要因を物理的に排除する。即ち例えば、把持制御前外乱排除部141は、図4のバットBに格納されたスパゲティSの配置といった状態を維持する制御を実行することで、外的要因を物理的に排除する。なお、この場合、把持制御前外乱排除部141は、モデルDB2からスパゲティSの状態と把持重量との関係に基づくスパゲティSの状態の推定に係るモデルを、モデルDB2から取得して、スパゲティSの状態を推定することができる。このように推定されたスパゲティSの状態に基づき、把持制御前外乱排除部141は、スパゲティSの状態を維持する制御を実行する。
The pre-gripping control
把持制御時外乱排除部142は、把持制御部112により制御が実行されている最中に、前記外的要因を排除する。
即ち例えば、把持制御時外乱排除部142は、アームAによる把持の動作中に、アームAに把持されているスパゲティSのうち目標重量を超えた分を、アームAによる把持の状態から解除させる制御を実行することで、前記外的要因を物理的に排除する。即ち例えば、後述する把持動作制御部122の制御によりスパゲティSを目標重量より把持しすぎた場合、把持制御時外乱排除部142は、スパゲティSを把持した状態においてアームAを揺らすことにより、粘着力により付着しているスパゲティS同士のうち一部又は全部を落とす。これにより、把持制御時外乱排除部142は、アームAに把持されているスパゲティSのうち目標重量を超えた分を、アームAによる把持の状態から解除させる。この時、把持制御時外乱排除部142は、上述の重量確認部133により確認された実重量に基づいて、アームAに把持されているスパゲティSのうち目標重量を超えた分がどの程度なのかを取得することができる。
また例えば、把持制御時外乱排除部142は、アームAによる把持の動作後に、アームAに付着されたスパゲティSをアームAから解除させる制御を実行することで、スパゲティSを把持する制御における外的要因を物理的に排除する。即ち例えば、排出制御部124の制御により、皿Dに把持されたスパゲティSを排出した後に、スパゲティSの粘着力の要素により付着されたスパゲティSをアームAから解除させる制御を実行する。具体的には例えば、把持制御時外乱排除部142は、皿Dの上でアームAを揺らす制御を実行することにより、アームAに付着されたスパゲティSをアームAから解除させる。The grip control
That is, for example, the
Further, for example, the gripping control
図11は、図10の機能的構成を有する制御装置が実行する、把持処理の流れの一例を説明するフローチャートである。
スパゲティSを排出するべき次の皿Dが提供されると、把持処理が開始されて、次のようなステップS1乃至S12の処理が実行される。FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of the flow of gripping processing executed by the control device having the functional configuration of FIG. 10;
When the next dish D on which the spaghetti S is to be discharged is provided, the gripping process is started and the following steps S1 to S12 are executed.
即ち、ステップS1において、把持制御前外乱排除部141は、状態の維持をする。即ち、ステップS1において、把持制御前外乱排除部141は、把持制御部112により把持対象を把持する制御を実行される前に、スパゲティSの状態を維持する制御を実行することで、外的要因を物理的に排除する。
That is, in step S1, the pre-grip control
ステップS2において、領域選定部111は、把持領域を選定する。即ち、ステップS1において、把持制御部112によるスパゲティSを把持する制御がなされる前に、当該制御の対象となるスパゲティSを認識し、その認識の結果に基づいて把持対象となるスパゲティSを含む領域を選定する。
In step S2, the
ステップS3において、マシンパラメータ決定部121は、把持パラメータを決定する。即ち、ステップS3において、マシンパラメータ決定部121は、スパゲティSを把持する制御に用いるマシンパラメータを決定する。
In step S3, the machine
ステップS4において、把持制御前外乱排除部141は、把持領域を整える。即ち、把持制御前外乱排除部141は、図4のバットBに格納されたスパゲティSの配置や茹で加減といった状態を維持する制御を実行することで、外的要因を物理的に排除する。
In step S4, the pre-grip control
ステップS5において、把持制御部112は、把持処理において、把持の制御が試行内で1回目であるか否かを判定する。
ここで、「試行内で1回目」とは、皿DにスパゲティSを排出するための把持の動作の試行のうち1回目をいう。即ち、詳しくは後述するが、把持されたスパゲティSの重量予測結果が範囲内ではない場合等に、把持の動作を再度実行する。この場合、試行内で2回目や3回目と回数が増える。
試行内で1回目である場合、ステップS5の処理においてYESであると判定されて、処理はステップS7に進む。
試行内で1回目でない場合、ステップS5の処理においてNOであると判定されて、処理はステップS6に進む。処理がステップS6に進んだ場合、ステップS6の処理の後に処理はステップS7に進む。そこで、以下、ステップS5の処理においてNOであると判定されたものとして説明する。In step S5, the
Here, "the first trial" refers to the first trial of the grasping motion for discharging the spaghetti S onto the plate D. As shown in FIG. That is, although the details will be described later, when the weight prediction result of the gripped spaghetti S is not within the range, the gripping operation is performed again. In this case, the number of trials increases to the second or third time within the trial.
If it is the first time within the trial, it is determined as YES in the process of step S5, and the process proceeds to step S7.
If it is not the first time within the trial, it is determined to be NO in the process of step S5, and the process proceeds to step S6. When the process proceeds to step S6, the process proceeds to step S7 after the process of step S6. Therefore, in the following description, it is assumed that the determination in step S5 is NO.
ステップS6において、マシンパラメータ決定部121は、把持パラメータの補正をする。即ち、マシンパラメータ決定部121は、重量確認部123により確認されたスパゲティSの実重量を取得して、当該実重量に基づいて、次回以降の制御に用いるマシンパラメータを決定する。ここで、次回以降とは、後述する把持されたスパゲティSの重量予測結果が範囲内ではない場合等に把持の動作を再度実行する回や、スパゲティSを皿Dに排出した後、次の皿Dに排出するための制御を実行する回を含む。
In step S6, the machine
ステップS7において、重力方向制御部131は、重力方向の力を制御する。即ち、重力方向制御部131は、マシンパラメータ決定部121により決定されたマシンパラメータに基づいて、アームAの把持部A1の面A12及び面A14によりスパゲティSを挟む方向の制御を実行する。
In step S7, the gravity
ステップS8において、横方向制御部132は、横方向の力を制御する。即ち、横方向制御部132は、マシンパラメータ決定部121により決定されたマシンパラメータに基づいて、アームAの把持部A1の面A11及び面A13によりスパゲティSを挟む方向の制御を実行する。
In step S8, the lateral
ステップS9において、重量確認部123は、重量予測結果が範囲内か否かを判定する。
確認された重量予測結果が範囲内である場合、ステップS9の処理においてYESと判定され、処理は終了する。
確認された重量予測結果が範囲内でない場合、ステップS9の処理においてNOと判定され、処理はステップS10に進む。以下、ステップS9の処理においてNOと判定されたものとして説明する。In step S9, the
If the confirmed weight prediction result is within the range, YES is determined in the process of step S9, and the process ends.
If the confirmed weight prediction result is not within the range, NO is determined in the process of step S9, and the process proceeds to step S10. In the following description, it is assumed that the determination in step S9 is NO.
ステップS10において、把持制御時外乱排除部142は、調整可能か否かを判定する。
調整可能であると判定された場合、ステップS10の処理においてYESと判定され、処理はステップS11に進む。
調整可能でないと判定された場合、ステップS10の処理においてNOと判定され、処理はステップS5に進む。即ち、調整可能でない場合、把持制御時外乱排除部142は、把持されたスパゲティSをバットBに排出し、ステップS5の処理に進む。
以下、ステップS10の処理においてYESと判定されたものとして説明する。In step S10, the
If it is determined that the adjustment is possible, YES is determined in the process of step S10, and the process proceeds to step S11.
If it is determined that the adjustment is not possible, NO is determined in the process of step S10, and the process proceeds to step S5. That is, if the adjustment is not possible, the gripping control
In the following description, it is assumed that YES is determined in the process of step S10.
ステップS11において、排出制御部は、付着分を解除する。即ち例えば、ステップS11において、排出制御部124は、皿Dに把持されたスパゲティSを排出した後に、スパゲティSの粘着力の要素により付着されたスパゲティSをアームAから解除させる制御を実行する。
In step S11, the discharge control unit releases the adhering amount. That is, for example, in step S11, after the spaghetti S gripped on the plate D is discharged, the
ステップS12において、重量確認部123は、排出された重量が所定の範囲内か否かを判定する。即ち例えば、重量確認部123は、アームAに備えられた重量センサにより取得された排出の前後における重量の差分に基づき、排出されたスパゲティSの重量が所定の範囲内か否かを判定する。
排出された重量が所定の範囲内であると判定された場合、ステップS12の処理においてYESと判定され、処理は終了する。
排出された重量が所定の範囲内でないと判定された場合、ステップS12の処理においてNOと判定され、処理はステップS5に進む。即ち例えば、排出された重量が所定の範囲内でない場合、皿Dに排出されたスパゲティSは目標重量に基づく所定の範囲内でないため、製品としては不良品であると判定される。
なお、排出されたスパゲティSの重量は、排出されたスパゲティSを含む皿Dの重量の測定や、スパゲティSを排出した後のアームAの状態といった各種各様な情報に基づいて判定されてよい。In step S12, the
If it is determined that the discharged weight is within the predetermined range, the determination in step S12 is YES, and the process ends.
If it is determined that the discharged weight is not within the predetermined range, NO is determined in the process of step S12, and the process proceeds to step S5. That is, for example, if the discharged weight is not within the predetermined range, the spaghetti S discharged onto the plate D is not within the predetermined range based on the target weight, and thus the product is determined to be defective.
The weight of the discharged spaghetti S may be determined based on various information such as measurement of the weight of the dish D containing the discharged spaghetti S and the state of the arm A after the spaghetti S is discharged. .
以上、図11を用いて、図10の機能的構成を有する制御装置が実行する、把持処理の流れの一例を説明するフローチャートについて説明した。 The flowchart describing an example of the flow of the gripping process executed by the control device having the functional configuration of FIG. 10 has been described above with reference to FIG. 11 .
以上、本発明が適用される把持システムの実施形態を説明してきた。しかしながら、本発明が適用される実施形態は、例えば次のようなものであってもよい。 The embodiments of the grasping system to which the present invention is applied have been described above. However, embodiments to which the present invention is applied may be, for example, as follows.
本実施形態では、スパゲティSの把持重量の変動要素となる外的要因を排除するため、以下のような制御を実行したが、特にこれに限定されない。 In the present embodiment, the following control is performed in order to eliminate external factors that may cause fluctuations in the gripping weight of the spaghetti S, but the present invention is not particularly limited to this.
即ち例えば、本実施形態では、制御装置1は、把持対象の物品を所定の目標重量分だけ把持するために、把持対象の物体を把持する体積V及び密度を変化させるものとしたが特にこれに限定されない。即ち、制御装置1は、把持対象の物品を所定の目標重量分だけ把持するために、把持対象の物体を把持する体積V及び密度のうち少なくとも1方を変化させれば足りる。即ち、非定型、軟体物、及び粘着力のうち少なくとも1つの要素を有する物体は、体積V又は圧力をパラメータとして制御することで、一定の重量分だけ把持することができる。即ち、制御端末1は、所定の目標重量分だけ把持するためには、体積V及び密度のうち少なくとも1方を制御すれば足りる。
なお、制御端末1は、把持対象の物体(ここではスパゲティS)を把持する圧力について、各種の条件を満たすように決定や変化させるのが好適である。具体的には例えば、スパゲティSを把持する圧力は、スパゲティSが切断されない圧力かつ、スパゲティSを持ち上げることができる圧力が好適である。That is, for example, in the present embodiment, the
It is preferable that the
また、本実施形態では、スパゲティSの把持重量の変動要素となる外的要因を排除するため、以下のような制御を実行したが、特にこれに限定されない。 In addition, in the present embodiment, the following control is performed in order to eliminate external factors that may be a variable factor in the gripping weight of the spaghetti S, but the control is not particularly limited to this.
また例えば、本実施形態では、バットBに格納されたスパゲティSを寄せることによりスパゲティSの把持重量の変動要素となる外的要因を排除するものとしたが、特にこれに限定されない。即ち例えば、押込部B2を有しないバットBであって、当該バットBは、全体を揺らす制御が実行されてもよい。これにより、バットBに格納されたスパゲティSを均一にならすことができる。即ち、バットBのスパゲティSの配置を変更可能であれば足りる。 Further, for example, in the present embodiment, by moving the spaghetti S stored in the vat B, an external factor that causes a change in the gripping weight of the spaghetti S is eliminated, but the present invention is not particularly limited to this. That is, for example, a bat B that does not have the pushing portion B2 may be controlled to swing the entire bat. As a result, the spaghetti S stored in the vat B can be leveled evenly. That is, it is sufficient if the arrangement of the spaghetti S on the bat B can be changed.
また例えば、本実施形態では、制御端末1は、バットBにおけるスパゲティSの高さの分布に基づいて把持領域を決定するとしたが、特にこれに限定されない。即ち例えば、制御端末1は、カメラC1により撮像された結果得られる撮像画像のデータに基づいて、スパゲティSの粗密を判定し、当該粗密の情報に基づいて、把持領域を決定してもよい。この場合であっても、目標重量分の把持対象を排出する制御における外的要因を排除することができる。即ち、制御端末1は、把持対象の配置に基づいて把持領域を選定できれば足りる。
更に言えば、本実施形態では、図4に示すようにXb-Yb平面に平行な領域Rが把持領域として選定されたが、特にこれに限定されない。即ち例えば、所定の高さの領域Rが把持領域として選定されてもよい。具体的には例えば、領域選定部111は、把持領域として、バットBにおけるXb-Yb平面上の位置と、更に軸Zb上の位置の3次元的な把持領域を選定してもよい。
また例えば、把持領域は、以下のようなアルゴリズムにより、選定されてもよい。即ち例えば、スパゲティSの配置に基づく粗密を判定するのではなく、夫々の位置における高さに基づいてスパゲティSの山の形状を判定し、当該山の形状を積分することにより、スパゲティSの体積を計算して、3次元的な把持領域を選定してもよい。
即ち、把持領域の選定のアルゴリズムには、把持領域の選定に係る情報処理の量やカメラC1の精度といった様々な条件により、各種各様なアルゴリズムが採用されてよい。Further, for example, in the present embodiment, the
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the area R parallel to the Xb-Yb plane is selected as the gripping area, but it is not particularly limited to this. That is, for example, a region R with a predetermined height may be selected as the gripping region. Specifically, for example, the
Also, for example, the grip region may be selected by the following algorithm. That is, for example, instead of determining the density based on the arrangement of the spaghetti S, the shape of the mountain of the spaghetti S is determined based on the height at each position, and by integrating the shape of the mountain, the volume of the spaghetti S may be calculated to select a three-dimensional grip region.
That is, various algorithms may be adopted as the gripping area selection algorithm depending on various conditions such as the amount of information processing related to selection of the gripping area and the accuracy of the camera C1.
なお、スパゲティSには、以下のような外的要因が考えられる。具体的には例えば、麺同士の絡まりにより、アームに接していない部分で麺が余分に取れる。また例えば、密度を保ったまま持ち上げることができず、密度が疎となる。また例えば、茹でたてと、時間が経った状態で麺の重量や粘着力が異なる。また例えば、麺の高さが低いと、十分な力で押さえつけることができない。そこで、制御端末1は、これらの外的要因を排除するべく、スパゲティSを把持する制御が実行される前、把持の動作中、及び把持の動作後のうち何れか1つのステップにおいて、外的要因を排除すれば、把持重量を目標重量に近づけることができる。
In addition, the spaghetti S may have the following external factors. Specifically, for example, due to the entanglement of the noodles, excess noodles can be removed at a portion that is not in contact with the arm. In addition, for example, the density cannot be lifted while maintaining the density, and the density becomes sparse. Also, for example, the weight and adhesive strength of noodles differ between freshly boiled noodles and aged noodles. Also, for example, if the height of the noodles is low, it is not possible to press them down with sufficient force. Therefore, in order to eliminate these external factors, the
また例えば、本実施形態では、非定型、軟体物、及び粘着力のうち少なくとも1つの要素を有する物体としてスパゲティを採用して説明したが、例えば以下のような物体を対象とすることができる。即ち例えば、非定型、軟体物、及び粘着力といった要素を有する食品は、上述のスパゲティSといった麺類だけでなく、ひじき等の惣菜や肉等幅広い。例えば、本実施形態が適用された食品工場において、以下の食品の把持が可能となる。即ち、麺類(ラーメン、パスタ、うどん等)や、傷つきやすい青果(トマト、モモ、イチゴ等)、細かい惣菜(ひじき、切り干し大根、おかか等)、個々に異なる大きさとなる食品(ハンバーグ、焼き魚、パン等)の把持が可能となる。更に言えば、例えば、工業製品等であってもよい。即ち、本発明は、食品工場以外のあらゆる分野に適用が可能である。 Also, for example, in the present embodiment, spaghetti was used as an object having at least one of atypical, soft, and adhesive, but the following objects can also be used. That is, for example, foods having elements such as atypical, soft, and sticky include not only noodles such as the above-mentioned spaghetti S, but also a wide range of prepared dishes such as hijiki and meat. For example, in a food factory to which this embodiment is applied, the following foods can be gripped. That is, noodles (ramen, pasta, udon, etc.), perishable fruits and vegetables (tomatoes, peaches, strawberries, etc.), small side dishes (hijiki, dried daikon radish, bonito flakes, etc.), foods of different sizes (hamburgers, grilled fish, bread, etc.) etc.) can be grasped. Furthermore, for example, it may be an industrial product or the like. That is, the present invention can be applied to all fields other than food factories.
また例えば、本実施形態では、アームAの把持部A1は、図2を用いて構造や動作を説明したが、特にこれに限定されない。アームAの把持部A1は、アームAの把持部A1で囲われる領域の体積や密度を制御することができる構造であれば足りる。 Further, for example, in the present embodiment, the structure and operation of the grasping portion A1 of the arm A have been described with reference to FIG. 2, but the present invention is not particularly limited to this. The gripping portion A1 of the arm A only needs to have a structure capable of controlling the volume and density of the area surrounded by the gripping portion A1 of the arm A.
また、制御装置1は、所定の目標重量分のスパゲティSを把持できないと判断した場合や、実際に目標重量分のスパゲティSを把持できなかった場合、バットBの動作を制御することにより、スパゲティSの配置を整えることができるとしたが、特にこれに限定されない。即ち、制御装置1がバットBの動作を制御してスパゲティSの配置を整えるのは、上述の場合に限定されない。具体的には例えば、制御装置1は、バットBの中からスパゲティSを把持する領域を選定する前に、毎回バットBの動作を制御してスパゲティSの配置を整えてもよい。
Further, when the
また、状態維持のステップST11や把持制御前外乱排除部141の説明において、制御装置1は、把持対象のスパゲティSの状態を維持するものとして説明したが、スパゲティSの状態は、バットBに格納されたスパゲティSの配置に限定されない。具体的には例えば、制御装置1は、以下のように、スパゲティSの状態を維持することもできる。
例えば、同じ体積Vや圧力で把持した場合であっても、茹ですぎたスパゲティSは、適正な茹で加減のスパゲティSと異なる重量分だけ把持される。制御装置1は、実際に把持されたスパゲティSの重量を確認し、制御装置は、確認したその重量に基づいて、スパゲティSの状態が維持されているか否かを検出する。スパゲティSの状態が維持されていない場合、制御装置1は、図1に示す把持システムの前段の工程に「スパゲティSの状態が維持されていない」という情報をフィードバックする。具体的には例えば、スパゲティSの弾力がなくなっている状態の場合、弾力があるという状態が維持されていない原因は、スパゲティSを茹ですぎたという理由と判定できる。この場合、制御装置1は、当該理由の情報もフィードバックする。これにより、把持システムの前の工程において、スパゲティSを茹でる時間を短縮する等の調整がされる。この結果、ステップST11において、制御装置1は、スパゲティSの状態が維持されていると検出されるようになる。このように状態維持のステップST11が繰り返されることにより、スパゲティSの状態は維持される。
即ち、状態維持のステップST11において、制御装置1は、把持対象のスパゲティSについて、バットBにおける配置や茹で時間や油量といったスパゲティSの品質といった各種各様な状態を維持する制御を行うことができる。In addition, in the description of the state maintenance step ST11 and the pre-gripping control
For example, even if the spaghetti S is gripped with the same volume V and pressure, the over-cooked spaghetti S is gripped by a weight different from that of the properly boiled spaghetti S. The
That is, in step ST11 for maintaining the state, the
即ち例えば、スパゲティSの状態が維持されていない理由として、茹ですぎを例にあげたが、制御端末1は、他の理由を発見し、把持システムの前の工程に当該理由をフィードバックするものであってよい。即ち、制御端末1は、各種各様な把持対象の状態が維持されていない理由を発見することができると好適である。なお、単にスパゲティSの状態が維持されていないという情報が把持システムの管理者等に通知されるのみであっても、精度よく目標重量分のスパゲティSを排出するためには有益である。
That is, for example, although overcooking was given as an example of the reason why the state of spaghetti S is not maintained, the
また、マシンパラメータ決定部121は、モデルDB2からマシンパラメータの決定に係るモデルを取得して、マシンパラメータを決定するとしたが、特にこれに限定されない。即ち例えば、複数回の把持の繰り返しにおいて、制御端末1は、把持の結果(把持の制御に係るパラメータとその把持重量の確認結果)を用いて、モデルを更新してもよい。また、この時、制御端末は、更新されたモデルに基づき、次の把持の制御を実行する。このように複数回の把持の繰り返しによりモデルを更新することにより、以下のような効果を奏する。
即ち、状態の維持による外的要因の排除により、スパゲティSの状態は維持される。しかしながら、スパゲティSの茹で時間や茹でてからの経過時間、まぶされた油の量等の状態の変化は、少なからず発生する。そこで、複数回の把持の繰り返しにおける把持の結果をモデルに適用してモデルを更新することにより、制御端末1は、最新のスパゲティSの状態に適応した把持の制御を実行することができる。
なお、モデルの更新の処理は、制御端末1から学習装置3に把持の結果の情報が提供されることにより、学習装置3におけるディープラーニングの手法の実行により、行われてもよい。この場合、モデルの更新に係るCPU等の負荷は、制御端末1ではなく学習装置3により提供される点で好適である。Further, although the machine
That is, the state of the spaghetti S is maintained by eliminating external factors by maintaining the state. However, changes in the state of the spaghetti S, such as the boiling time, the elapsed time after boiling, and the amount of oil coated, occur not a little. Therefore, the
Note that the model update process may be performed by executing a deep learning method in the
また例えば、本実施形態の説明において、図11のステップS6において、マシンパラメータ決定部121は、把持パラメータの補正をするとしたが、以下のように補正をすることができる。
即ち例えば、把持パラメータの補正は、モデルDB2から把持パラメータの補正に係るモデルを取得して、把持パラメータ(マシンパラメータ)を決定することができる。具体的には例えば、まず、重量確認部123は、補正前のマシンパラメータとそのモデルや把持されたスパゲティSの体積と圧力の関係に基づき、把持されたスパゲティSの実重量を予想する。マシンパラメータ決定部121は、把持パラメータの補正として、予想された実重量に対して目標重量との差分を補正するアームパラメータを決定することができる。
また、図11のステップS6において補正される把持パラメータは、体積Vや圧力、アームAの把持部A1をスパゲティSに差し込む角度等、各種各様なパラメータであってよい。具体的には例えば、補正される把持パラメータには、体積Vや密度(制御においては圧力)が考えられる。しかしながら、体積V及び密度のうち、把持重量に対する関係性の誤差は、体積Vの方が少ない。このため、補正される把持パラメータは、体積Vが好適である。Further, for example, in the description of the present embodiment, in step S6 of FIG. 11, the machine
That is, for example, for gripping parameter correction, a model related to gripping parameter correction can be acquired from the
Further, the gripping parameters corrected in step S6 of FIG. 11 may be various parameters such as the volume V, the pressure, the angle at which the gripping portion A1 of the arm A is inserted into the spaghetti S, and the like. Specifically, for example, a gripping parameter to be corrected may be a volume V or a density (pressure in control). However, of the volume V and the density, the volume V has less error in relation to the grip weight. Therefore, the volume V is preferable as the gripping parameter to be corrected.
また例えば、上述の説明において、カメラC2は、次の排出先である皿D2を被写体として撮像するものとした。また、制御装置1は、カメラC2から提供された撮像された撮像画像のデータや当該データを解析して得られた排出先の位置座標である排出座標に基づいて、アームAやそのアームAの把持部A1を制御するものとしたが、特にこれに限定されない。即ち例えば、排出座標は、事前に指定された排出先の位置座標であってよい。具体的には例えば、皿D2は、ベルトコンベヤL等により、一定の位置に搬送されるようにしてもよい。この場合、皿D2が搬送される一定の位置座標が、排出座標として予め入力されていてもよい。
Also, for example, in the above description, the camera C2 is assumed to capture the image of the dish D2, which is the next discharge destination, as a subject. In addition, the
また例えば、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。
換言すると、上述の機能的構成は例示に過ぎず、特に限定されない。
即ち、上述した一連の処理を全体として実行できる機能が情報処理システムに備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのような機能ブロックを用いるのかは特に限定されない。また、機能ブロックの存在場所も、特に限定されず、任意でよい。
また、1つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。Also, for example, the series of processes described above can be executed by hardware or by software.
In other words, the functional configuration described above is merely an example and is not particularly limited.
In other words, it is sufficient for the information processing system to have a function capable of executing the series of processes described above as a whole, and there is no particular limitation on what kind of functional block is used to realize this function. Also, the location of the functional block is not particularly limited, and may be arbitrary.
Also, one functional block may be composed of hardware alone, software alone, or a combination thereof.
一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。
コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。
また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えばサーバの他汎用のスマートフォンやパーソナルコンピュータであってもよい。When a series of processes is to be executed by software, a program constituting the software is installed in a computer or the like from a network or a recording medium.
The computer may be a computer built into dedicated hardware.
Also, the computer may be a computer capable of executing various functions by installing various programs, such as a server, a general-purpose smart phone, or a personal computer.
このようなプログラムを含む記録媒体は、ユーザ等にプログラムを提供するために装置本体とは別に配布される図示せぬリムーバブルメディアにより構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザ等に提供される記録媒体等で構成される。 A recording medium containing such a program not only consists of a removable medium (not shown) that is distributed separately from the device main body in order to provide the program to the user, etc., but is also preinstalled in the device main body and stored in the user's memory. It is composed of a recording medium etc. provided for
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
また、本明細書において、システムの用語は、複数の装置や複数の手段等より構成される全体的な装置を意味するものとする。In this specification, the steps of writing a program recorded on a recording medium are not necessarily processed chronologically according to the order, but may be executed in parallel or individually. It also includes the processing to be performed.
Further, in this specification, the term "system" means an overall device composed of a plurality of devices, a plurality of means, or the like.
以上を換言すると、本発明が適用される制御装置は、次のような構成を有する各種各様の実施形態を取ることができる。 In other words, the control device to which the present invention is applied can take various embodiments having the following configurations.
即ち、本発明が適用される制御装置(例えば図1や図10の制御装置1)は、
非定型、軟体物、及び粘着力のうち少なくとも1つの要素を有する物体(例えば、図1のスパゲティS)をアーム(例えば、図1のアームA)で把持する制御を実行する制御装置であって、
前記物体のうち、所定の目標重量分を把持対象(例えば、図6の把持されたスパゲティHS)として、前記物体を把持する際の前記アームで囲われる領域の体積(例えば、図2の体積V)を考慮して、当該把持対象を把持する制御を実行する、
把持制御手段(例えば、図10の把持制御部112)、
を備える制御装置であれば足りる。That is, the control device to which the present invention is applied (for example, the
A control device that executes control to grip an object (e.g., spaghetti S in FIG. 1) with at least one element of an atypical shape, a soft object, and adhesive force with an arm (e.g., arm A in FIG. 1) ,
Among the objects, a predetermined target weight of the objects to be grasped (for example, the spaghetti HS grasped in FIG. 6) is grasped, and the volume of the area surrounded by the arm when grasping the object (for example, the volume V ), and perform control to grip the target to be gripped,
gripping control means (eg, gripping
is sufficient as long as the control device is provided with
これにより、把持対象である非定型、軟体物、及び粘着力のうち少なくとも1つの要素を有する物体の実際に把持される体積を変化させることができる。即ち、把持された物体の重量を可変させる要素の1つである体積を変化させることができる。これにより、本発明は目標重量分を把持対象として把持する制御を実行することができる。 This makes it possible to change the actually gripped volume of the gripped object having at least one of the atypical, soft, and adhesive forces. That is, the volume, which is one of the factors that change the weight of the gripped object, can be changed. As a result, the present invention can execute control for gripping the target weight as the gripping target.
また、本発明が適用される制御装置(例えば図1や図10の制御装置1)は、
非定型、軟体物、及び粘着力のうち少なくとも1つの要素を有する物体(例えば、図1のスパゲティS)をアーム(例えば、図1のアームA)で把持する制御を実行する制御装置であって、
前記物体のうち、所定の目標重量分を把持対象(例えば、図6の把持されたスパゲティHS)として、前記物体を把持する際の前記アームの内部の前記物体の密度(例えば、図2の体積を変化させた際の力に対応する圧力)を考慮して、当該把持対象を把持する制御を実行する、
把持制御手段(例えば、図10の把持制御部112)、
を備える制御装置であれば足りる。Further, the control device to which the present invention is applied (for example, the
A control device that executes control to grip an object (e.g., spaghetti S in FIG. 1) with at least one element of an atypical shape, a soft object, and adhesive force with an arm (e.g., arm A in FIG. 1) ,
Among the objects, a predetermined target weight is set as a grasped object (for example, the grasped spaghetti HS in FIG. 6), and the density of the object inside the arm when grasping the object (for example, the volume in FIG. Execute control to grip the gripping target in consideration of the pressure corresponding to the force when changing
gripping control means (eg, gripping
is sufficient as long as the control device is provided with
これにより、把持対象である非定型、軟体物、及び粘着力のうち少なくとも1つの要素を有する物体の実際に把持される圧力を変化させることができる。即ち、把持された物体の重量を可変させる要素の1つである圧力を変化させることができる。これにより、本発明は目標重量分を把持対象として把持する制御を実行することができる。 As a result, it is possible to change the actual gripping pressure of the gripping target object, which has at least one of atypical, soft, and adhesive force. That is, the pressure, which is one of the factors that change the weight of the gripped object, can be changed. As a result, the present invention can execute control for gripping the target weight as the gripping target.
更に、前記把持制御手段は、
さらに、前記物体を把持する際の前記アームで囲われる領域の体積(例えば、図2の体積)を考慮して、当該把持対象を把持する制御を実行する、ことができる。Furthermore, the gripping control means
Furthermore, it is possible to perform control for gripping the gripping target in consideration of the volume of the area surrounded by the arm when gripping the object (for example, the volume in FIG. 2).
これにより、把持対象である非定型、軟体物、及び粘着力のうち少なくとも1つの要素を有する物体の実際に把持される体積及び密度を変化させることができる。即ち、把持された物体の重量を可変させる要素である体積と密度の積を変化させることができる。これにより、本発明はより精度よく、目標重量分を把持対象として把持する制御を実行することができる。 This makes it possible to change the actually gripped volume and density of the gripped object having at least one of atypical, soft, and cohesive. That is, it is possible to change the product of volume and density, which is a factor that changes the weight of the grasped object. As a result, the present invention can more accurately execute the control of gripping the target weight as the gripping target.
更に、前記物体の前記把持重量の変動要素となる外的要因を、物理的及びアルゴリズム的のうち少なくとも1つの方針により排除する外乱排除手段(例えば、図10の外乱排除部113)、
をさらに備える、ことができる。Furthermore, disturbance elimination means (for example,
can further comprise
これにより、把持する制御が実行される前、把持の動作中、及び把持の動作後といった様々なタイミングにおける外的要因を排除することができる。 As a result, it is possible to eliminate external factors at various timings such as before execution of gripping control, during the gripping operation, and after the gripping operation.
更に、前記外乱排除手段は、
前記把持制御手段により前記制御が実行される前に、前記物体の状態(例えば、図4のバットBに格納されたスパゲティSの配置や茹で加減)を維持する制御を実行することで、前記外的要因を物理的に排除する第1外乱排除手段(例えば、図10の把持制御前外乱排除部141)、
を有する、ことができる。Furthermore, the disturbance elimination means is
By executing control for maintaining the state of the object (for example, the arrangement and boiling degree of spaghetti S stored in the vat B in FIG. 4) before the control is executed by the gripping control means, first disturbance elimination means (for example, pre-grip control
can have
これにより、把持対象の把持する前における状態(例えば、茹ですぎの有無や配置の違い)といった物理的な理由による把持の制御の結果のずれを低減や排除することができる。 As a result, it is possible to reduce or eliminate deviations in gripping control results due to physical reasons such as the state of the gripping target before it is gripped (for example, the presence or absence of overcooking and differences in placement).
更に、前記外乱排除手段は、
前記把持制御手段により前記制御が実行されている最中に、前記外的要因を排除する第2外乱排除手段(例えば、図10の把持制御時外乱排除部142)、
を有する、ことができる。Furthermore, the disturbance elimination means is
a second disturbance elimination means (for example, a grip control
can have
これにより、把持対象の把持する最中における状態(例えば、把持対象の物体の粘着や絡みつきによる把持のし過ぎの状態や、把持対象の物体の粘着により排出しきれないという状態)といった物理的な理由による把持の制御の結果のずれを排除することができる。 As a result, a physical state such as a state during gripping of the grip target (for example, a state in which the grip target object is over-gripped due to adhesion or entanglement, or a state in which the grip target object cannot be discharged due to adhesion). Deviations in grip control results due to reasons can be eliminated.
更に、前記第2外乱排除手段は、
前記アームによる把持の動作中に、当該アームに把持されている前記把持重量分の前記把持対象のうち前記目標重量を超えた分を、当該アームによる把持の状態から解除させる制御を実行することで、前記外的要因を物理的に排除する、ことができる。Furthermore, the second disturbance elimination means is
By executing control for canceling the state of gripping by the arm during the operation of gripping by the arm, of the gripped object of the gripping weight gripped by the arm that exceeds the target weight. , the external factors can be physically excluded.
これにより、把持対象の把持の動作中における状態(例えば、把持対象の物体の粘着や絡みつきによる把持のし過ぎの状態)といった物理的な理由による把持の制御の結果のずれを排除することができる。 As a result, it is possible to eliminate deviations in gripping control results due to physical reasons, such as the state during gripping operation of the gripping target (for example, the state of excessive gripping due to adhesion or entanglement of the gripping target object). .
更に、前記第2外乱排除手段は、
前記アームによる把持の動作後に、当該アームに付着された物体を前記アームから解除させる制御を実行することで、前記制御における前記外的要因を物理的に排除する、ことができる。Furthermore, the second disturbance elimination means is
By executing control for releasing the object attached to the arm from the arm after the gripping operation by the arm, the external factor in the control can be physically eliminated.
これにより、把持対象の把持の動作後における状態(例えば、把持対象の物体の粘着により排除しきれないという状態)といった物理的な理由による把持の制御の結果のずれを排除することができる。 This makes it possible to eliminate deviations in gripping control results due to physical reasons such as the state after the gripping action of the gripping target (for example, a state in which the object to be gripped cannot be completely removed due to stickiness).
更に、前記把持制御手段は、
前記制御に用いるマシンパラメータを決定するマシンパラメータ決定手段(例えば、図10のマシンパラメータ決定部121)と、
決定された前記マシンパラメータに基づいて、前記アームによる把持の動作を制御する把持動作制御手段(例えば、図10の把持制御部112)と、
を有する、ことができる。Furthermore, the gripping control means
machine parameter determination means (for example, machine
gripping motion control means (for example, gripping
can have
これにより、制御手段は、実際にアームをどのように制御するかのマシンパラメータを決定し、当該マシンパラメータに基づいてアームを制御することができる。 Thereby, the control means can determine machine parameters for how to actually control the arm, and control the arm based on the machine parameters.
更に、前記把持制御手段は、
前記把持手段の制御により前記アームに把持された前記把持対象の実重量を確認する重量確認手段(例えば、図10の重量確認部123)、
をさらに有し、
前記マシンパラメータ決定手段は、
前記重量確認手段により確認された前記実重量を取得して、前記実重量に基づいて、次回以降の前記制御に用いるマシンパラメータを決定する、ことができる。Furthermore, the gripping control means
weight confirmation means for confirming the actual weight of the gripped object gripped by the arm under the control of the gripping means (for example,
further having
The machine parameter determining means,
It is possible to obtain the actual weight confirmed by the weight confirmation means, and determine the machine parameters to be used for the control from the next time onward based on the actual weight.
これにより、制御装置は、実重量に基づいて再度マシンパラメータを決定して把持の制御を再度実行したり、最新の把持の結果に基づいて、次の把持の制御のマシンパラメータを決定したりすることができる。 As a result, the control device determines the machine parameters again based on the actual weight and executes gripping control again, or determines the machine parameters for the next gripping control based on the latest gripping result. be able to.
更に、前記把持制御手段による前記制御がなされる前に、当該制御の対象となる前記物体を認識し、その認識の結果に基づいて前記把持対象を含む領域を選定する領域選定手段(例えば、図10領域選定部111)、
をさらに備える、ことができる。Furthermore, before the control is performed by the grip control means, an area selection means (for example, a 10 region selection unit 111),
can further comprise
これにより、制御装置は、把持前の制御の対象となる前記物体の配置等に基づいて、把持の制御を実行することができる。 Thereby, the control device can control gripping based on the arrangement of the object to be controlled before gripping.
更に、前記把持制御手段による前記制御がなされた後に、前記アームにより把持されていた前記把持対象を、所定場所に排出する制御を実行する排出手段(例えば、図10の排出制御部124)、
をさらに備える、ことができる。Furthermore, ejection means (e.g.,
can further comprise
これにより、制御装置は、アームの制御により、把持した物体を所定場所に排出することができる。即ち、把持して排出する一連の処理が可能となる。 Thereby, the control device can discharge the gripped object to a predetermined location by controlling the arm. That is, a series of processes of gripping and discharging can be performed.
更に、前記排出手段は、
前記所定場所が存在する座標を取得して、当該座標に前記把持対象を排出する前記制御を実行する、ことができる。Furthermore, the ejection means
Coordinates at which the predetermined location exists may be obtained, and the control for ejecting the grasped object at the coordinates may be executed.
これにより、制御装置は、アームの制御により、排出先の座標に的確に排出する制御を実行することができる。 Thereby, the control device can execute control for accurately ejecting to the coordinates of the ejection destination by controlling the arm.
1・・・制御装置、11・・・CPU、18・・・記憶部、111・・・領域選定部、112・・・把持制御部、113・・・外乱排除部、121・・・マシンパラメータ決定部、122・・・把持動作制御部、123・・・重量確認部、124・・・排出制御部、131・・・重力方向制御部、132・・・横方向制御部、141・・・把持制御前外乱排除部、142・・・把持制御時外乱排除部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記物体のうち、所定の把持重量分を把持対象として、前記物体を把持する際の前記アームで囲われる領域の体積を所定体積にし、かつ、前記領域の密度を一定又は所定範囲内にするために圧力を所定圧力にしたうえで、当該把持対象を把持する制御を実行する、
把持制御手段、
を備える制御装置。 A control device that executes control to grip an object having at least one element of an atypical shape, a soft object, and an adhesive force with an arm,
To set the volume of a region surrounded by the arm when gripping a predetermined gripping weight of the object to be gripped, and to keep the density of the region constant or within a predetermined range. After the pressure is set to a predetermined pressure, control to grip the gripping target is executed,
gripping control means;
A control device comprising:
をさらに備える、
請求項1に記載の制御装置。 Disturbance elimination means for eliminating, by at least one of physical and algorithmic measures, external factors that are fluctuation factors of the grip weight of the object;
further comprising
A control device according to claim 1 .
前記把持制御手段により前記制御が実行される前に、前記物体の状態を維持する制御を実行することで、前記外的要因を物理的に排除する第1外乱排除手段、
を有する、
請求項2に記載の制御装置。 The disturbance elimination means is
a first disturbance elimination means for physically eliminating the external factor by executing control for maintaining the state of the object before the control is executed by the gripping control means;
has a
3. A control device according to claim 2 .
前記把持制御手段により前記制御が実行されている最中に、前記外的要因を排除する第2外乱排除手段、
を有する、
請求項2又は3に記載の制御装置。 The disturbance elimination means is
a second disturbance elimination means for eliminating the external factor while the control is being executed by the gripping control means;
has a
4. A control device according to claim 2 or 3 .
前記アームによる把持の動作中に、当該アームに把持されている前記把持重量分の前記把持対象のうち目標となる重量を超えた分を、当該アームによる把持の状態から解除させる制御を実行することで、前記外的要因を物理的に排除する、
請求項4に記載の制御装置。 The second disturbance elimination means is
During the operation of gripping by the arm, control is executed to cancel the state of gripping by the arm by the amount exceeding a target weight of the gripped object of the gripping weight gripped by the arm. to physically eliminate the external factors,
5. A control device according to claim 4 .
前記アームによる把持の動作後に、当該アームに付着された物体を前記アームから解除させる制御を実行することで、前記制御における前記外的要因を物理的に排除する、
請求項4又は5に記載の制御装置。 The second disturbance elimination means is
Physically eliminating the external factor in the control by executing control to release the object attached to the arm from the arm after the gripping operation by the arm;
6. A control device according to claim 4 or 5 .
前記制御に用いるマシンパラメータを決定するマシンパラメータ決定手段と、
決定された前記マシンパラメータに基づいて、前記アームによる把持の動作を制御する把持動作制御手段と、
を有する、
請求項1乃至6のうち何れか1項に記載の制御装置。 The gripping control means is
machine parameter determining means for determining machine parameters used for the control;
gripping motion control means for controlling gripping motion by the arm based on the determined machine parameter;
has a
7. A control device as claimed in any one of claims 1 to 6 .
前記把持動作制御手段の制御により前記アームに把持された前記把持対象の実重量を確認する重量確認手段、
をさらに有し、
前記マシンパラメータ決定手段は、
前記重量確認手段により確認された前記実重量を取得して、前記実重量に基づいて、次回以降の前記制御に用いるマシンパラメータを決定する、
請求項7に記載の制御装置。 The gripping control means is
weight confirmation means for confirming the actual weight of the gripped object gripped by the arm under the control of the gripping operation control means;
further having
The machine parameter determining means,
Acquiring the actual weight confirmed by the weight confirmation means, and determining machine parameters to be used for the control from the next time on based on the actual weight;
A control device according to claim 7 .
をさらに備える、
請求項1乃至8のうち何れか1項に記載の制御装置。 region selection means for recognizing the object to be controlled before the control by the gripping control means and selecting a region including the gripping target based on the result of the recognition;
further comprising
9. A control device as claimed in any one of claims 1 to 8 .
をさらに備える、
請求項1乃至9のうち何れか1項に記載の制御装置。 Ejecting means for executing control to eject the gripped object gripped by the arm to a predetermined location after the gripping control means performs the control;
further comprising
10. A control device as claimed in any one of claims 1 to 9 .
前記所定場所が存在する座標を取得して、当該座標に前記把持対象を排出する前記制御を実行する、
請求項10に記載の制御装置。 The ejection means is
Acquiring coordinates at which the predetermined location exists, and executing the control to eject the grasped object at the coordinates;
11. Control device according to claim 10 .
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