信息輸入單元11將所輸入的旋轉(zhuǎn)信息發(fā)送至后續(xù)階段的把持位置 和姿勢決定單元15。更具體地，旋轉(zhuǎn)信息輸入單元11將保持必要組數(shù)的信息作為旋轉(zhuǎn)信息 輸入，其中所述每一組包括定義了工件的旋轉(zhuǎn)對稱的軸的方向、代表工件相對于該軸是旋 轉(zhuǎn)體還是相對于該軸具有N次對稱的信息、以及當(dāng)工件具有N次對稱時(shí)指定對稱數(shù)的數(shù)量 N0
[0030] 旋轉(zhuǎn)信息輸入方法不限于特定的方法?？梢垣@取由外部設(shè)備保持的旋轉(zhuǎn)信息?；?者，可以獲取由用戶通過對操作單元（未示出）進(jìn)行操作而輸入的旋轉(zhuǎn)信息。例如，這里將 描述通過使得用戶在觀看在把持位置和姿勢計(jì)算裝置1的顯示單元（未示出）上顯示的圖 形用戶界面（⑶I，Graphical User Interface)的同時(shí)對操作單元（未示出）進(jìn)行操作，來 輸入旋轉(zhuǎn)信息的輸入方法。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)信息輸入單元11獲取由此通過用戶操作而 輸入的旋轉(zhuǎn)信息。
[0031] 圖2A至圖2E示出被配置為輸入旋轉(zhuǎn)信息的⑶I的顯示示例。更具體地，圖2A至 圖2E示出被配置為針對與上述（a)至（e)對應(yīng)的工件輸入旋轉(zhuǎn)信息的⑶I的顯示示例。為 簡化描述，假定定義了工件形狀的旋轉(zhuǎn)對稱性的各軸與基于工件形狀的坐標(biāo)系（具有將工 件的一點(diǎn)作為原點(diǎn)并且在該原點(diǎn)處將相互垂直的三個(gè)軸作為x、y、z軸的坐標(biāo)系：工件坐標(biāo) 系）的x、y、z軸之一相匹配。然而，當(dāng)能夠在工件坐標(biāo)系中指定旋轉(zhuǎn)軸的姿勢時(shí)，該旋轉(zhuǎn)軸 可以是任意軸。
[0032] ⑶I基于工件形狀來顯示工件的形狀和基于工具形狀的工件坐標(biāo)系。⑶I也顯示 用于選擇定義了工件形狀的旋轉(zhuǎn)對稱性的旋轉(zhuǎn)軸的復(fù)選框（check box)?；诠ぜ螤?， 從工件坐標(biāo)系的x、y、z軸中選擇工件的旋轉(zhuǎn)軸。注意到，最多能夠選擇兩個(gè)軸。此外，通 過與各所選軸相關(guān)聯(lián)的單選按鈕（radio button)來選擇旋轉(zhuǎn)體和N次對稱之一。當(dāng)選擇 軸時(shí)，各單選按鈕最好是有效的。當(dāng)選擇N次對稱時(shí)，N值被輸入至與各所選軸相關(guān)聯(lián)的窗 口。當(dāng)選擇N次對稱時(shí)，各窗口最好也是有效的。例如，在圖2A中，工件圍繞z軸具有N次 對稱（N = 6)。因此，與z軸對應(yīng)的復(fù)選框被選擇（標(biāo)記），與N次對稱對應(yīng)的單選按鈕被 選擇，并且"6"被輸入至所述窗口。
[0033] 旋轉(zhuǎn)信息輸入單元11基于經(jīng)由⑶I輸入的信息，分別通過三個(gè)參數(shù)xRot、yRot和 zRot來表達(dá)相對于工件的X、y、z軸的旋轉(zhuǎn)對稱性，并且將其作為工件的旋轉(zhuǎn)信息來輸入。 更具體地，當(dāng)軸的復(fù)選框?yàn)闊o效時(shí)，工件圍繞該軸不具有旋轉(zhuǎn)對稱性，并且將與該軸對應(yīng)的 參數(shù)設(shè)置為1。另一方面，當(dāng)復(fù)選框?yàn)橛行r(shí)，選擇旋轉(zhuǎn)體，將〇設(shè)置給與該軸對應(yīng)的參數(shù)。 當(dāng)選擇N次對稱時(shí)，將被輸入至窗口的N值設(shè)置給與該軸對應(yīng)的參數(shù)。例如，在圖2A中，由 于X軸和y軸的復(fù)選框?yàn)闊o效，因此xRot = yRot = 1。對于z軸，由于復(fù)選框?yàn)橛行?，因?選擇N次對稱的單選按鈕，并且將6輸入至窗口，zRot = 6。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)信息輸入 單元11輸入{xRot，yRot，zRot} = {1，1，6}作為旋轉(zhuǎn)信息。
[0034] 注意到，當(dāng)工件圍繞兩個(gè)軸具有旋轉(zhuǎn)對稱性時(shí)，可以考慮多個(gè)軸的選擇方法。例 如，圖2C所示的工件圍繞X軸具有2次對稱，同時(shí)圍繞y軸具有2次對稱。因此，在上述情 況下，可以標(biāo)記其中任何一個(gè)復(fù)選框。無論工件的形狀如何，工件的旋轉(zhuǎn)對稱性可以由最多 兩個(gè)軸來表達(dá)。因此，在本實(shí)施例中，最多可以選擇兩個(gè)軸。然而，也可以選擇三個(gè)軸。在 本實(shí)施例中，單選按鈕用于選擇旋轉(zhuǎn)體或N次對稱。然而，可以使用復(fù)選框或其他的GUI。 可以不輸入N次對稱的N值，而輸入N次對稱的旋轉(zhuǎn)角度（360/N)。此外，只要能夠輸入表 達(dá)旋轉(zhuǎn)對稱性的軸數(shù)和各軸的方向、工件圍繞各軸是否為旋轉(zhuǎn)體、或能夠針對軸而不是旋 轉(zhuǎn)體來指定旋轉(zhuǎn)對稱數(shù)的數(shù)值，就可以使用任何方法來輸入旋轉(zhuǎn)信息。
[0035] 在工件由安裝在機(jī)器人臂的末端的把持單元（手）把持時(shí)，教導(dǎo)位置和姿勢輸入 單元12輸入作為教導(dǎo)的位置和姿勢的參數(shù)，其中所述教導(dǎo)的位置和姿勢表示工件和把持 單元（手）的相對位置和姿勢。作為教導(dǎo)的位置和姿勢，例如，通過在虛擬環(huán)境下對手和 工件的幾何模型進(jìn)行操作、在把持時(shí)在幾何關(guān)系中配置手和工件的幾何模型、并且獲取這 個(gè)時(shí)侯的相對位置和姿勢來預(yù)先設(shè)置的位置和姿勢被使用?；蛘?，在實(shí)際環(huán)境下配置的工 件的三維位置和姿勢由視覺系統(tǒng)識別，然后機(jī)器人臂被移動(dòng)到手能夠把持工件的位置和姿 勢，并且獲取此時(shí)的手的位置和姿勢。手和工件的相對位置和姿勢可以由此被計(jì)算和使用。 教導(dǎo)的位置和姿勢可以通過任何方法來設(shè)置，只要該方法能夠決定把持時(shí)手和工件的相對 位置和姿勢即可。
[0036] 基準(zhǔn)姿勢輸入單元13輸入基準(zhǔn)姿勢，該基準(zhǔn)姿勢用于當(dāng)基于教導(dǎo)位置和姿勢輸 入單元12輸入的教導(dǎo)的位置和姿勢來決定把持在堆積的工件中被識別的在任意位置和姿 勢下的工件的手的位置和姿勢時(shí)，比較手的姿勢。優(yōu)選地，將機(jī)器人臂能夠把持工件而無需 關(guān)節(jié)負(fù)擔(dān)的理想姿勢設(shè)置為基準(zhǔn)姿勢。然而，當(dāng)利用實(shí)際機(jī)器人手和實(shí)際工件來教導(dǎo)把持 位置和姿勢時(shí)，可以使用教導(dǎo)時(shí)的手的姿勢。
[0037] 工件識別單元14從數(shù)個(gè)堆積的工件中檢測一個(gè)工件（一件個(gè)體）。然后，工件識 別單元14在機(jī)器人坐標(biāo)系（具有將機(jī)器人的一個(gè)點(diǎn)作為原點(diǎn)并且將在該原點(diǎn)處相互垂直 的三個(gè)軸作為X、y、z軸的坐標(biāo)系）中計(jì)算所檢測的工件的三維位置和姿勢。
[0038] 首先，計(jì)算在傳感器坐標(biāo)系中的工件的位置和姿勢。在本實(shí)施例中，利用距離傳感 器來執(zhí)行工件的測量，從而獲取工件的距離圖像和灰度圖像。因此，在這種情況下的傳感器 坐標(biāo)系是將具有距離傳感器的一個(gè)點(diǎn)作為原點(diǎn)并且將在該原點(diǎn)相互垂直的三個(gè)軸作為X、 y、z軸的坐標(biāo)系。
[0039] 首先，例如，從堆積的工件中檢測一件個(gè)體，并且通過諸如圖案匹配的已知技術(shù)來 計(jì)算它的粗略位置和姿勢。在這之后，基于所計(jì)算的粗略位置和姿勢來校正工件的三維幾 何模型的位置和姿勢，以便三維幾何模型和獲取的圖像相互匹配，從而計(jì)算工件的精確位 置和姿勢。然而，可以使用任何方法作為傳感器坐標(biāo)系中的工件的計(jì)算方法。
[0040] 利用預(yù)先校準(zhǔn)而獲取的"距離傳感器和機(jī)器人之間的位置和姿勢"，傳感器坐標(biāo)系 中計(jì)算的工件的位置和姿勢被變換為機(jī)器人坐標(biāo)系中的工件的位置和姿勢。這里假定在距 離傳感器和機(jī)器人之間的幾何關(guān)系是固定的。在該實(shí)施例中，如上所述，距離傳感器被固定 在堆積的工件的垂直上方。然而，可以將距離傳感器固定于機(jī)器人臂。
[0041] 把持位置和姿勢決定單元15從旋轉(zhuǎn)信息輸入單元11接收旋轉(zhuǎn)信息、從基準(zhǔn)姿勢 輸入單元13接收基準(zhǔn)姿勢、從工件識別單元14接收"機(jī)器人坐標(biāo)系中的工件的位置和姿 勢"、以及從教導(dǎo)位置和姿勢輸入單元12中接收教導(dǎo)的位置和姿勢。利用所接收到的這些 信息，把持位置和姿勢決定單元15將在與基準(zhǔn)姿勢最接近的姿勢下把持工件的手的位置 和姿勢決定為把持位置和姿勢。更具體地，考慮到針對被識別的工件的形狀的旋轉(zhuǎn)對稱性， 從具有與教導(dǎo)時(shí)手和工件之間的幾何關(guān)系相同的幾何關(guān)系的手的姿勢中，決定把持位置和 姿勢以使所述姿勢與基準(zhǔn)姿勢最為匹配。
[0042] 將由把持位置和姿勢計(jì)算裝置1執(zhí)行的用以計(jì)算手的位置和姿勢，從而把持被識 別的三維位置和姿勢的工件的處理，將在下面參照對該處理的流程圖進(jìn)行說明的圖3來描 述。
[0043] (步驟S2Ol的處理）
[0044] 旋轉(zhuǎn)信息輸入單元11獲取如上所述的旋轉(zhuǎn)