信息處理裝置及信息處理方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種信息處理裝置及信息處理方法，尤其是用于計算手的位置和姿勢 的技術，其中機器人利用所述手來把持具有旋轉對稱形狀的且被識別出三維位置和姿勢的 工件（work)。
【背景技術】
[0002] 近年來，已發(fā)展了堆積拾?。╬ile picking)技術，該技術使用視覺系統從堆積的 工件中指定一件個體并識別出它的三維位置和姿勢，從而使安裝在機器人上的手把持在工 廠生產線等中的該個體。堆積的工件具有各種姿勢。因此，視覺系統獲取連同三維空間內 的位置一起的每個工件的三軸姿勢。此外，教導了接近以把持所識別的工件的手的位置和 姿勢，并且基于位置和姿勢二者來操作所述手，從而在一堆工件中拾取任意位置和姿勢的 一個工件。
[0003] 關于上述技術，專利文獻1(日本特開第2006-130580號公報）描述了通過視覺 系統識別具有類似于長方體、圓柱體或球體的簡單形狀的工件，并通過機器人手來把持該 工件的方法。在該方法中，首先，已拍攝的圖片適配于所述簡單形狀（長方體、圓柱體或球 體），并且計算已適配的形狀的主軸的姿勢、大小和位置。此外，機器人手把持工件的位置和 姿勢的計算方法被預先定義為一種規(guī)則，并且基于該規(guī)則來計算把持位置和姿勢，從而把 持在任意位置和姿勢下的工件。
[0004] 在上述推積拾取技術中，當工件具有旋轉對稱形狀時，存在能夠由視覺系統觀察 到相同信息的多個姿勢。在這種情況下，視覺系統不能區(qū)分上述姿勢，因此針對一個姿勢的 工件輸出多個解決方案。當基于針對多個解決方案之一教導的把持位置和姿勢而把持時， 要被接近的手的位置和姿勢取決于由視覺系統所識別的三維位置和姿勢。因此，會發(fā)生以 下情況：基于該教導信息而計算的手的接近方向與被教導的相反，并且實際可把持的工件 被確定為不可把持。
[0005] 然而，在專利文獻1的方法中，沒有三軸姿勢被計算為工件的姿勢信息。只計算了 簡單形狀的主軸的姿勢，并且通過被預先定義為規(guī)則的計算方法來決定要被接近的手的姿 勢。因此，即使在對象是旋轉對稱物體時，也可以通過獲取三軸姿勢而避免輸出多個解決方 案的問題。然而，在該方法中，假設工件具有簡單形狀，根據手的形狀、手坐標系的設置和工 件形狀，把持工件的手的位置和姿勢的計算方法被單獨地編程。因此，能夠僅通過該方法來 把持工件。由此，如果工件相對于其重心而言具有不對稱形狀，則用戶不能通過例如根據形 狀特征而移動把持的位置，來單獨地設置把持的位置和姿勢。

【發(fā)明內容】

[0006] 鑒于上述問題，本發(fā)明提供了一種技術，該技術用于基于用戶教導的把持位置和 姿勢，計算手把持具有旋轉對稱形狀的且從堆積的工件中被識別出其三維位置和姿勢的工 件的合適位置和姿勢。
[0007] 根據本發(fā)明的第一方面，提供了一種信息處理裝置包括：第一獲取單元，用于獲取 預先被指定為把持單元把持物體而采用的姿勢的姿勢并作為基準姿勢，所述物體相對于至 少一個軸具有旋轉對稱形狀；第二獲取單元，用于獲取在所述把持單元把持所述物體時所 述物體和所述把持單元的相對位置和姿勢，并作為教導的位置和姿勢；導出單元，用于從 包含所述物體的圖像中識別所述物體的位置和姿勢，并且基于識別位置和姿勢以及所述教 導的位置和姿勢，導出所述把持單元把持所識別物體的初始位置和初始姿勢；以及，決定單 元，用于基于所述基準姿勢和所導出的初始姿勢，決定把持所述物體的把持姿勢，并且基于 所決定的把持姿勢和初始位置，決定所述把持單元把持所述物體的把持位置和姿勢。
[0008] 根據本發(fā)明的第二方面，提供了一種由信息處理裝置執(zhí)行的信息處理方法包括： 第一獲取步驟，獲取預先被指定為把持單元把持物體而采用的姿勢的姿勢并作為基準姿 勢，所述物體相對于至少一個軸具有旋轉對稱形狀；第二獲取步驟，獲取在所述把持單元把 持所述物體時所述物體和所述把持單元的相對位置和姿勢，并作為教導的位置和姿勢；導 出步驟，從包含所述物體的圖像中識別所述物體的位置和姿勢，并且基于識別位置和姿勢 以及所述教導的位置和姿勢，導出所述把持單元把持所識別物體的初始位置和初始姿勢； 以及，決定步驟，用于基于所述基準姿勢和所導出的初始姿勢，決定把持所述物體的把持姿 勢，并且基于所決定的把持姿勢和初始位置，決定所述把持單元把持所述物體的把持位置 和姿勢。
[0009] 根據下述示例性實施方式的描述并結合附圖，本發(fā)明的進一步特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0010] 圖1表示把持位置和姿勢計算裝置1的功能配置的示例的框圖。
[0011] 圖2A至圖2E表示被配置為輸入旋轉信息的⑶I的顯示示例的視圖。
[0012] 圖3表示由把持位置和姿勢計算裝置1所執(zhí)行的處理的流程圖；
[0013] 圖4表示當手把持工件時位置和姿勢的教導的示例的視圖。
[0014] 圖5A至圖5C是用于說明手的初始位置和姿勢的視圖。
[0015] 圖6是通過把持位置和姿勢計算裝置1所執(zhí)行的處理的流程圖。
[0016] 圖7A和圖7B是用于說明步驟S608的處理的視圖。
[0017] 圖8是由把持位置和姿勢計算裝置1所執(zhí)行的處理的流程圖。
[0018] 圖9表示可適用在把持位置和姿勢計算裝置1的裝置的硬件配置的示例的框圖。
【具體實施方式】
[0019] 下文將結合附圖描述用于實施本發(fā)明的實施方式。注意到下面所述的實施方式是 本發(fā)明的具體實現的示例或在所附權利要求中所描述的配置的詳細示例。
[0020] [第一實施例]
[0021] 在本實施例中，目標是計算把持單元的位置和姿勢以使把持單元把持具有旋轉對 稱的形狀（旋轉對稱形狀）的物體（工件）。旋轉對稱形狀包括在圍繞特定軸旋轉時根本 不會改變其外表的"旋轉體"，以及當被旋轉360/N度（N是2或更大的整數）時與自身重疊 的"N次對稱"。鑒于此，旋轉對稱形狀被分為以下五種類型：
[0022] (a)相對于一個軸的N次對稱：例如，角錐體。
[0023] (b)相對于一個軸的旋轉體：例如，圓錐體。
[0024] (c)相對于兩個相互垂直的軸之一的2次對稱并且相對于另一個軸的旋轉體：例 如，圓柱體。
[0025] (d)相對于兩個相互垂直的軸之一的2次對稱并且相對于另一個軸的N次對稱： 例如，棱柱體。
[0026] (e)相對于相互垂直的兩個軸的旋轉體：例如，球體。
[0027] 在本實施例中，將描述一種方法用以計算合適的把持位置和姿勢以使把持單元把 持上述（a)至（e)中具有形狀（a)的工件，即相對于一個軸的N次對稱。更具體地，在識別 工件的三維位置和姿勢之后，相對基于工件的N次對稱而圍繞軸旋轉工件而獲得的對稱姿 勢下的各工件，基于教導的位置和姿勢來計算把持單元的位置和姿勢。在計算出的位置和 姿勢中，與預先設置（指定）的基準姿勢最為接近的位置和姿勢被選擇為該把持單元的最 終位置和姿勢。
[0028] 首先將結合圖1的框圖來描述把持位置和姿勢計算裝置1的功能配置，所述把持 位置和姿勢計算裝置1作為用于計算被配置為把持工件的把持單元的把持位置和姿勢的 信息處理裝置。
[0029] 旋轉信息輸入單元11輸入旋轉信息，所述旋轉信息是用于表達工件的旋轉對稱 形狀的信息，并且旋轉