(57)【要約】【課題】載置対象物を被載置対象物に載置できるか否かを判断することができる載置判断方法、載置方法、載置判断装置及びロボットを提供する。【解決手段】載置判断装置２１は、載置対象物を特定する載置対象物特定部２２と、載置対象物の載置面の形状を取得する載置面情報取得部２４と、載置対象物を載置する被載置対象物の被載置面の形状を取得する被載置面情報取得部２７と、載置面の形状と前記被載置面の形状とを比較し、載置対象物を被載置対象物に載置できるか否かを判断する載置判断部２８とを備える。【選択図】図２
2015024453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置対象物を特定するステップと、
前記載置対象物の載置面の形状を取得するステップと、
前記載置対象物を載置する被載置対象物の被載置面の形状を取得するステップと、
前記載置面の形状と前記被載置面の形状とを比較し、前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できるか否かを判断するステップと
を有する載置判断方法。
【請求項２】
前記載置対象物を載置する被載置対象物の被載置面の形状を取得するステップは、
前記被載置対象物の３次元点群情報を取得するステップと、
前記３次元点群情報から平面を検出するステップと、
前記平面上の前記３次元点群情報から前記被載置面の形状を取得するステップと
を有する請求項１記載の載置判断方法。
【請求項３】
前記載置面の形状と前記被載置面の形状とを比較し、前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できるか否かを判断するステップは、
前記載置面の形状をグリッド化して前記載置面のグリッド情報を取得するステップと、
前記被載置面の形状をグリッド化して前記被載置面のグリッド情報を取得するステップと、
前記載置面のグリッド情報と前記被載置面のグリッド情報とを比較し、前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できるか否かを判断するステップと
を有する請求項１又は請求項２記載の載置判断方法。
【請求項４】
更に、前記被載置対象物における載置希望位置を特定するステップと、
前記平面と前記載置希望位置との距離を算出するステップと、
前記距離と所定の閾値とを比較するステップと
を有する請求項２記載の載置判断方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の載置判断方法によって、前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できるか否かを判断するステップと、  
前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できると判断したときに、前記載置対象物を前記被載置対象物に載置するステップと
を有する載置方法。
【請求項６】
載置対象物を特定する載置対象物特定部と、
前記載置対象物の載置面の形状を取得する載置面情報取得部と、
前記載置対象物を載置する被載置対象物の被載置面の形状を取得する被載置面情報取得部と、
前記載置面の形状と前記被載置面の形状とを比較し、前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できるか否かを判断する載置判断部と
を備える載置判断装置。
【請求項７】
更に、前記被載置対象物の３次元点群情報を取得する３次元点群情報取得部と、
前記３次元点群情報から平面を検出する平面検出部と
を備え、
前記被載置面情報取得部は、前記平面上の前記３次元点群情報から前記被載置面の形状を取得する請求項６記載の載置判断装置。
【請求項８】
前記載置面情報取得部は、前記載置面の形状をグリッド化して前記載置面のグリッド情報を取得し、
前記被載置面情報取得部は、前記被載置面の形状をグリッド化して前記被載置面のグリッド情報を取得し、
前記載置判断部は、前記載置面のグリッド情報と前記被載置面のグリッド情報とを比較し、前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できるか否かを判断する請求項６又は請求項７記載の載置判断装置。
【請求項９】
更に、前記被載置対象物における載置希望位置を特定する載置希望位置特定部と、
前記平面と前記載置希望位置との距離を算出し、前記距離と所定の閾値とを比較する載置位置判定部と
を備える請求項７記載の載置判断装置。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の載置判断装置と、
前記載置対象物を把持する把持部と
を備えるロボットであって、
前記載置判断部が前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できると判断したときに、前記把持部が前記載置対象物を前記被載置対象物に載置するロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は載置判断方法、載置方法、載置判断装置及びロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
作業環境内を自律的に移動するロボットや、作業環境内に存在する物体を認識して把持動作を実行するロボットなど、外部環境に応じた動作を実行するロボットが従来から提案されている。特許文献１には、距離画像に基づいて平面パラメータを検出し、平面パラメータを用いて床面を検出し、床面の平面パラメータを用いて障害物を認識するロボットが開示されている。特許文献２には、作業環境の３次元情報を取得し、作業環境内に存在する把持対象物の位置及び姿勢を認識し、把持対象物に対する把持動作を実行するロボットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６９９３７号公報
【特許文献２】特開２００４−００１１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、背景技術に係るロボットは、作業環境内で障害物を認識したり、対象物を認識して把持したりすることができる。しかし、これらのロボットでは、作業台のような被載置対象物に、把持した工具のような載置対象物を載置することを求められたときに、載置できるか否かを判断できるようには構成されていない。この点に関しては、載置対象物の種類や被載置対象物上での障害物の配置が頻繁に変化する家庭環境内で動作する生活支援ロボットにおいて、より顕著な問題となる。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、載置対象物を被載置対象物に載置できるか否かを判断することができる載置判断方法、載置方法、載置判断装置及びロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る載置判断方法は、載置対象物を特定するステップと、前記載置対象物の載置面の形状を取得するステップと、前記載置対象物を載置する被載置対象物の被載置面の形状を取得するステップと、前記載置面の形状と前記被載置面の形状とを比較し、前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できるか否かを判断するステップとを有するものである。このような構成により、載置対象物の形状を考慮して載置対象物を被載置対象物に載置できるか否かを判断することができる。
【０００７】
また、本発明に係る載置判断方法の前記載置対象物を載置する被載置対象物の被載置面の形状を取得するステップは、前記被載置対象物の３次元点群情報を取得するステップと、前記３次元点群情報から平面を検出するステップと、前記平面上の前記３次元点群情報から前記被載置面の形状を取得するステップとを有することが好ましい。このような構成により、障害物のある領域を除いた平面を被載置面として取得することができる。
【０００８】
また、本発明に係る載置判断方法の前記載置面の形状と前記被載置面の形状とを比較し、前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できるか否かを判断するステップは、前記載置面の形状をグリッド化して前記載置面のグリッド情報を取得するステップと、前記被載置面の形状をグリッド化して前記被載置面のグリッド情報を取得するステップと、前記載置面のグリッド情報と前記被載置面のグリッド情報とを比較し、前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できるか否かを判断するステップとを有することが好ましい。このような構成により、前記載置面の形状と前記被載置面の形状とを高速で比較することができる。
【０００９】
また、本発明に係る載置判断方法は、更に、前記被載置対象物における載置希望位置を特定するステップと、前記平面と前記載置希望位置との距離を算出するステップと、前記距離と所定の閾値とを比較するステップとを有することが好ましい。このような構成により、載置物を載置する平面が、載置を希望する平面であるか否かを判断することができる。
【００１０】
本発明に係る載置方法は、前記載置判断方法によって前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できるか否かを判断するステップと、前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できると判断したときに、前記載置対象物を前記被載置対象物に載置するステップとを有するものである。このような構成により、被載置対象物に載置できると判断された載置対象物を、被載置対象物に載置することができる。
【００１１】
本発明に係る載置判断装置は、載置対象物を特定する載置対象物特定部と、前記載置対象物の載置面の形状を取得する載置面情報取得部と、前記載置対象物を載置する被載置対象物の被載置面の形状を取得する被載置面情報取得部と、前記載置面の形状と前記被載置面の形状とを比較し、前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できるか否かを判断する載置判断部とを備えるものである。このような構成により、載置対象物の形状を考慮して載置対象物を被載置対象物に載置できるか否かを判断することができる。
【００１２】
本発明に係る載置判断装置は、更に、前記被載置対象物の３次元点群情報を取得する３次元点群情報取得部と、前記３次元点群情報から平面を検出する平面検出部とを備え、前記被載置面情報取得部は、前記平面上の前記３次元点群情報から前記被載置面の形状を取得することが好ましい。このような構成により、障害物のある領域を除いた平面を被載置面として取得することができる。
【００１３】
本発明に係る載置判断装置は、前記載置面情報取得部が前記載置面の形状をグリッド化して前記載置面のグリッド情報を取得し、前記被載置面情報取得部が前記被載置面の形状をグリッド化して前記被載置面のグリッド情報を取得し、前記載置判断部は前記載置面のグリッド情報と前記被載置面のグリッド情報とを比較し、前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できるか否かを判断することが好ましい。このような構成により、前記載置面の形状と前記被載置面の形状とを高速で比較することができる。
【００１４】
本発明に係る載置判断装置は、更に、前記被載置対象物における載置希望位置を特定する載置希望位置特定部と、前記平面と前記載置希望位置との距離を算出し、前記距離と所定の閾値とを比較する載置位置判定部とを備えることが好ましい。このような構成により、載置物を載置する平面が、載置を希望する平面であるか否かを判断することができる。
【００１５】
本発明に係るロボットは、前記載置判断装置と、前記載置対象物を把持する把持部とを備えるロボットであって、前記載置判断部が前記載置対象物を前記被載置対象物に載置できると判断したときに、前記把持部が前記載置対象物を前記被載置対象物に載置するものである。このような構成により、被載置対象物に載置できると判断された載置対象物を、被載置対象物に載置することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、載置対象物を被載置対象物に載置できるか否かを判断することができる載置判断方法、載置方法、載置判断装置及びロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１に係るロボットと、載置対象物と、被載置対象物との関係を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る載置判断装置の構成図である。
【図３】実施の形態１に係る載置判断方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１に係る載置対象物特定用の表示画面の例を示す図である。
【図５】実施の形態１に係るデータベースに記憶された載置対象物のアイコンと載置対象物の載置面の形状との例を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る載置面のグリッド情報を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る画像取得部が取得した被載置対象物の画像を示す図である。
【図８】実施の形態１に係る３次元点群情報取得部が取得した被載置対象物の３次元点群情報を示す図である。
【図９】実施の形態１に係る平面検出部が検出した平面を示す図である。
【図１０】（ａ）実施の形態１に係る被載置面情報取得部が取り出した平面を構成する３次元点群を示す図である。（ｂ）実施の形態１に係る被載置面のグリッド情報を示す図である。
【図１１】実施の形態１に係る載置面のグリッド情報と被載置面のグリッド情報とを比較する方法を示す模式図である。
【図１２】実施の形態１に係る載置位置出力部が載置可能位置を可視化して表示した画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
発明の実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。
図１は、本実施の形態１に係るロボット１１と、載置対象物と、被載置対象物との関係を示す図である。ロボット１１はその内部に載置判断装置（図示せず）を備えている。また、ロボット１１の把持部１２が載置対象物であるコップ１３を把持している。被載置対象物であるテーブル１４の上面１５には障害物１６が既に載置されている。このような状況において、ロボット１１は、コップ１３をテーブル１４の上面１５に載置できるか否かの判断を行う。そして、ロボット１１のアーム１７をテーブル１４の上面１５の載置可能位置にまで移動して、把持部１２がコップ１３を解放し、載置可能位置にコップ１３を載置する。
【００１９】
図２は、本実施の形態１に係る載置判断装置２１の構成図である。載置判断装置２１は、載置対象物特定部２２と、データベース２３と、載置面情報取得部２４と、３次元点群情報取得部２５と、平面検出部２６と、被載置面情報取得部２７と、載置判断部２８と、画像取得部２９と、載置希望位置特定部３０と、載置位置判定部３１と、載置位置出力部３２とを備えている。
【００２０】
載置対象物特定部２２は、載置対象物の種類を特定する。データベース２３は、載置対象物の載置面の形状を予め記憶する。載置面情報取得部２４は、載置対象物特定部２２で特定された載置対象物の種類に対応する載置面の形状をデータベース２３から取得する。３次元点群情報取得部２５は、被載置対象物の３次元点群情報を取得する。平面検出部２６は、３次元点群情報取得部２５が取得した３次元点群情報を用いて被載置対象物の平面を検出する。被載置面情報取得部２７は、平面検出部２６が検出した平面から被載置面の形状を取得する。載置判断部２８は、載置面情報取得部２４が取得した載置面の形状と被載置面情報取得部２７が取得した被載置面の形状とを比較して、載置対象物を被載置対象物に載置できるか否かを判断して載置候補位置を出力する。画像取得部２９は、被載置対象物の画像を取得する。載置希望位置特定部３０は、画像取得部２９が取得した被載置対象物の画像を用いて、被載置対象物における載置対象物の載置希望位置を特定する。載置位置判定部３１は、載置希望位置特定部３０が特定した載置対象物の載置希望位置と平面検出部２６が検出した被載置対象物の平面との距離を算出して所定の閾値と比較する。載置位置出力部３２は、載置希望位置と平面との距離が所定の閾値よりも小さいときに、載置判断部２８が出力した載置候補位置を載置可能位置として出力する。  
【００２１】
なお、載置対象物の載置面とは、図１では、コップ１３の下面、すなわち、コップ１３のテーブル１４の上面１５と接する側の面をいい、また、被載置対象物の被載置面とは、図１では、テーブル１４の上面１５、すなわち、テーブル１４のコップ１３と接する側の面をいう。
【００２２】
載置判断装置２１が実現する各構成要素は、例えば、コンピュータである載置判断装置２１が備える演算装置（図示せず）の制御によって、プログラムを実行させることによって実現できる。より具体的には、載置判断装置２１は、記憶部（図示せず）に格納されたプログラムを主記憶装置（図示せず）にロードし、演算装置の制御によってプログラムを実行して実現する。また、各構成要素は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせ等により実現しても良い
【００２３】
上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されても良い。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００２４】
図３は、本実施の形態１に係る載置判断方法の処理手順を示すフローチャートである。
初めに、載置対象物特定部２２が載置対象物の種類を特定する（ステップＳ０１０）。これは、ロボット１１のオペレータ（図示せず）が載置対象物特定用の表示画面を用いて載置対象物を指定することにより行われる。
【００２５】
図４は、本実施の形態１に係る載置対象物特定用の表示画面４１の例を示す図である。載置対象物特定用の表示画面４１は、ロボット１１のオペレータの近くにあるディスプレイに表示される。表示画面４１上には載置対象物候補のアイコンが一覧表示されている。これらの載置対象物候補はそのアイコンと載置面の形状とが対応付けられてデータベース２３に予め記憶されている。載置対象物候補には複数の載置面候補の形状がデータベース２３に予め記憶されていることもある。ロボット１１のオペレータは、ロボット１１が把持しているコップ１３を表示画面の左下のアイコン４２によって選択する。これにより、載置対象物特定部２２は載置対象物の種類を特定することができる。  
【００２６】
次に、載置面情報取得部２４が、載置対象物特定部２２で特定された載置対象物に対応する載置面の形状をデータベース２３から取得する（ステップＳ０２０）。載置対象物特定部２２で特定された載置対象物に複数の載置面候補があるときは、載置面情報取得部２４は複数の載置面候補の形状をそれぞれディスプレイに表示し、ロボット１１のオペレータに選択させる。
図５は、本実施の形態１に係るデータベース２３に記憶された載置対象物のアイコンと載置対象物の載置面の形状との例を示す図である。
載置面情報取得部２４は、図５（ａ）に示す載置対象物特定部２２で特定された載置対象物のコップ１３の載置面の形状として、図５（ｂ）に示すコップ１３の下面の形状をデータベース２３から取得する。
【００２７】
そして、載置面情報取得部２４は、載置面の形状をグリッド化し、載置面のグリッド情報を取得する。
図６は、本実施の形態１に係る載置面のグリッド情報６１を示す図である。載置面情報取得部２４は、図５（ｂ）に示すコップ１３の下面の形状を正方形群で表現してグリッド化し、載置面のグリッド情報６１を取得する。
【００２８】
次に、画像取得部２９が被載置対象物の画像を取得する。
図７は、本実施の形態１に係る画像取得部２９が取得した被載置対象物の画像７１を示す図である。被載置対象物であるテーブル１４の上面１５には、障害物１６となる箱１６ａ、コップ１６ｂ及びハンドバック１６ｃが既に載置されている。ロボット１１のオペレータは、被載置対象物の画像７１をオペレータの近くにあるディスプレイに表示させて見ることができる。また、ロボット１１のオペレータは、画像取得部２９に指示して、任意の被載置対象物の画像を取得することもできる。
【００２９】
次に、載置希望位置特定部３０が、画像取得部２９が取得した被載置対象物の画像７１を用いて、ロボット１１のオペレータが被載置対象物において載置対象物の載置を希望する位置である載置希望位置を特定する（ステップＳ０３０）。
図７に示すように、ロボット１１のオペレータは、ディスプレイに表示させた画像７１において、コップ１３を載置したい位置をポインタ７２を用いて指定する。これにより、載置希望位置特定部３０が載置希望位置７３を特定する。
【００３０】
次に、３次元点群情報取得部２５が、レーザスキャナ又は複数台のカメラなどのセンサを用いて被載置対象物の３次元点群情報を取得する（ステップＳ０４０）。
図８は、本実施の形態１に係る３次元点群情報取得部２５が取得した被載置対象物の３次元点群情報を示す図である。図８（ａ）は、画像取得部２９と同じ視点、すなわち、図７に示す画像と同じ視点から取得した３次元点群情報を示す図であり、図８（ｂ）は、画像取得部２９と異なる視点で取得した３次元点群情報を示す図である。
【００３１】
次に、平面検出部２６が、３次元点群情報取得部２５が取得した被載置対象物の３次元点群情報から、平面を検出する（ステップＳ０５０）。  
図９は、本実施の形態１に係る平面検出部２６が検出した平面を示す図である。
平面検出部２６は、図８に示す被載置対象物の３次元点群情報に対し、ＲＡＮＳＡＣ（Random Sample Consensus）法を用いて平面フィッティングを行い、多くの３次元点群を含む広い平面９１を検出する。検出した平面９１は、被載置対象物であるテーブル１４の上面１５の障害物１６のある領域を除いた平面である。
【００３２】
次に、被載置面情報取得部２７が、平面検出部２６が検出した平面９１から被載置面の形状を取得する（ステップＳ０６０）。
図１０（ａ）は、本実施の形態１に係る被載置面情報取得部２７が取り出した平面を構成する３次元点群を示す図であり、平面を構成する３次元点群を上から見たときの図であり、図１０（ｂ）は、実施の形態１に係る被載置面のグリッド情報を示す図である。  
図１０（ａ）に示すように、被載置面情報取得部２７は、平面検出部２６が検出した平面９１を構成する３次元点群１０１を取り出す。そして、被載置面情報取得部２７は、取り出した３次元点群１０１を正方形群で表現する。被載置面情報取得部２７は、３次元点群が一点でも正方形内にあれば、そのグリッドを有効にし、平面を構成する３次元点群をグリッド化し、図１０（ｂ）に示す被載置面のグリッド情報１０２を得る。
【００３３】
次に、載置判断部２８が、載置面情報取得部２４が取得した載置面のグリッド情報６１と、被載置面情報取得部２７が取得した被載置面のグリッド情報１０２とを比較して、載置対象物を被載置対象物に載置できるか否かを判断する（ステップＳ０７０）。
図１１は、本実施の形態１に係る載置面のグリッド情報と被載置面のグリッド情報とを比較する方法を示す模式図である。
【００３４】
載置判断部２８は、図１１（ａ）に示す載置面のグリッド情報１１１と、図１１（ｂ）に示す被載置面のグリッド情報１１２とを取得する。このとき、図１１（ａ）に示すように、載置面のグリッド情報１１１の一番左下のグリッド１１３の左下角を原点とし、図面の右方向をＸ方向、図面の上方向をＹ方向と定義する。
【００３５】
次に、図１１（ｃ）に示すように、載置判断部２８は、載置面のグリッド情報１１１と被載置面のグリッド情報１１２とを、被載置面のグリッド情報１１２の左下のグリッド１１４の位置と、載置面のグリッド情報１１１の左下のグリッド１１３の位置とが一致するようにして重ねて配置する。このとき、載置面のグリッド情報１１１の全てのグリッドの位置と被載置面のグリッド情報１１２のグリッドの位置とが一致することが分かる。載置判断部２８は、載置面のグリッド情報１１１と被載置面のグリッド情報１１２とを重ねて配置したときに、載置面の全てのグリッドの位置と被載置面のグリッドの位置とが一致した場合に、その位置において、載置対象物を被載置対象物に載置できると判断する。
【００３６】
次に、載置判断部２８は、載置面のグリッド情報１１１と被載置面のグリッド情報１１２とを、図１１（ｃ）に示す配置と比べて、載置面のグリッド情報１１１を被載置面のグリッド情報１１２に対して１グリッド分だけＸ方向にずらして重ねて配置する（図示せず）。このときも、載置面の全てのグリッドの位置と被載置面のグリッドの位置とが一致することから、載置判断部２８はその位置において載置対象物を被載置対象物に載置できると判断する。
【００３７】
次に、載置判断部２８は、載置面のグリッド情報１１１と、被載置面のグリッド情報１１２とを、図１１（ｃ）に示す配置と比べて、載置面のグリッド情報１１１を被載置面のグリッド情報１１２に対して２グリッド分だけＸ方向にずらし、図１１（ｄ）に示すように重ねて配置する。このとき、図１１（ｄ）に示すように、載置面のグリッド情報１１１の右端の２グリッドの位置が被載置面のグリッド情報１１２のグリッドの位置と一致しない。載置判断部２８は、このように、載置面の一部のグリッドの位置と被載置面のグリッドの位置とが一致しないときに、その位置において載置対象物を被載置対象物に載置できないと判断する。
【００３８】
同様に、載置判断部２８は、載置面のグリッド情報１１１と、被載置面のグリッド情報１１２とを、図１１（ｃ）に示す配置と比べて、載置面のグリッド情報１１１を被載置面のグリッド情報１１２に対して１グリッド分だけＸ方向にずらして重ねて配置することを繰り返し、それぞれの位置において載置対象物を被載置対象物に載置できるか否かを判断する。
【００３９】
また、載置判断部２８は、載置面のグリッド情報１１１と、被載置面のグリッド情報１１２とを、図１１（ｃ）に示す配置と比べて、載置面のグリッド情報１１１を被載置面のグリッド情報１１２に対して１又は複数のグリッド分だけＸ方向又は／及びＹ方向にずらして重ねて配置することを繰り返し、それぞれの位置において載置対象物を被載置対象物に載置できるか否かを判断する。
【００４０】
そして、載置判断部２８は、載置面のグリッド情報１１１の左下１グリッド１１３の位置が、図１１（ｅ）に示す被載置面のグリッド情報１１２の左下６グリッド１１５の位置にあるときに、載置対象物を被載置対象物に載置できるとする判断結果を得る。
【００４１】
次に、載置判断部２８は、被載置面に載置対象物を載置できると判断したグリッドが一つでもあるか否かを判断する（ステップＳ０８０）。載置判断部２８は、被載置面に載置対象物を載置できると判断したグリッドが一つでもあると判断したとき（ステップＳ０８０のＹＥＳ）に、そのグリッドを載置候補位置として出力する。
【００４２】
次に、載置位置判定部３１は、ステップＳ０５０において平面検出部２６が検出した平面９１と、ステップＳ０３０において載置希望位置特定部３０が特定した載置希望位置７３との距離を算出し、算出した距離が所定の閾値以下である否かを判定する（ステップＳ０９０）。
【００４３】
そして、載置位置判定部３１が平面９１と載置希望位置７３との距離が所定の閾値以下であると判定したとき（ステップＳ０９０のＹＥＳ）、載置位置出力部３２は、載置判断部２８が出力した載置候補位置であるグリッドが存在する平面９１が、ロボット１１のオペレータが被載置対象物において載置対象物の載置を希望する位置である載置希望位置７３が存在する被載置対象物の被載置面であると判断し、載置位置出力部３２は、載置判断部が出力した載置候補位置を載置可能位置として出力し（ステップＳ１００）、処理を終了する。
【００４４】
図１２は、本実施の形態１に係る載置位置出力部３２が載置可能位置１２１を可視化して表示した画像を示す図である。載置位置出力部３２が、図７に示した被載置対象物であるテーブルの画像上に、載置可能位置１２１を可視化して表示した画像を示す図である。ステップＳ０３０において、ロボット１１のオペレータがコップ１３を載置したい位置として指定した載置希望位置７３の近傍に、載置可能位置１２１が表示されている。
そして、ロボット１１は、障害物１６ａ、１６ｂ、１６ｃを避けて、アーム１７を載置可能位置１２１にまで移動して、把持部１２がコップ１３を解放し、載置可能位置１２１にコップ１３を載置する。
【００４５】
また、載置判断部２８は、被載置面に載置対象物を載置できると判断したグリッドが一つもないと判断したとき（ステップＳ０８０のＮＯ）に、載置位置判定部３１は、３次元点群情報取得部２５が取得した被載置対象物の３次元点群情報の中から、被載置面情報取得部２７が取り出した平面を構成する３次元点群の情報を削除する（ステップＳ１１０）。
【００４６】
また、載置位置判定部３１は、平面９１と載置希望位置７３との距離が所定の閾値より大きいと判定したとき（ステップＳ０９０のＮＯ）に、３次元点群情報取得部２５が取得した被載置対象物の３次元点群情報の中から、被載置面情報取得部２７が取り出した平面を構成する３次元点群の情報を削除する（ステップＳ１１０）。
【００４７】
そして、載置位置判定部３１は、３次元点群情報取得部が取得した被載置対象物の３次元点群情報の中から、被載置面情報取得部が取り出した平面を構成する３次元点群の情報を削除した結果、被載置対象物の３次元点群情報に３点以上の３次元点群が残っているか否かを判断する（ステップＳ１２０）。
【００４８】
載置位置判定部３１は、３点以上の３次元点群が残っていると判断したとき（ステップＳ１２０のＹＥＳ）に、これらの３次元点群情報を平面検出部２６に入力し、改めて平面検出（ステップＳ０５０）以降の処理を行う。３点以上の３次元点群が残っていれば、平面検出部は先にステップＳ０５０で検出した平面とは異なる平面を検出することができ、被載置面情報取得部２７は先にステップＳ０６０で取得した被載置面の形状とは異なる被載置面の形状を取得することができる。
【００４９】
一方、載置位置判定部３１は、３点以上の３次元点群が残っていないと判断したとき（ステップＳ１２０のＮＯ）に、被載置対象物から載置対象物を載置する被載置面を検出できない、すなわち、載置対象物を被載置対象物に載置することができないと判断し、オペレータの近くにあるディスプレイに載置できないことを通知する表示をして（ステップＳ１３０）、処理を終了する。
【００５０】
上述したように、本実施の形態１に係るロボット１１は、載置対象物を特定する載置対象物特定部２２と、載置対象物の載置面の形状を取得する載置面情報取得部２４と、載置対象物を載置する被載置対象物の被載置面の形状を取得する被載置面情報取得部２７と、載置面の形状と被載置面の形状とを比較し、載置対象物を被載置対象物に載置できるか否かを判断する載置判断部２８とを備え、載置判断部２８が載置対象物を被載置対象物に載置できると判断したときに、載置対象物を把持する把持部１２が載置対象物を被載置対象物に載置するものである。これにより、載置対象物の形状を考慮して、載置対象物を被載置対象物に載置できるか否かを判断することができる。
【００５１】
また、本実施の形態１に係るロボット１１は、被載置対象物の３次元点群情報を取得する３次元点群情報取得部２５と、３次元点群情報から平面を検出する平面検出部２６とを備え、被載置面情報取得部２７は、平面上の３次元点群情報から被載置面の形状を取得するものである。これにより、障害物１６のある領域を除いた平面を被載置面として取得することができる。
【００５２】
また、本実施の形態１に係るロボット１１は、載置面情報取得部２４が載置面の形状をグリッド化して載置面のグリッド情報を取得し、被載置面情報取得部２７が被載置面の形状をグリッド化して被載置面のグリッド情報を取得し、載置判断部２８が載置面のグリッド情報と被載置面のグリッド情報とを比較し、載置対象物を被載置対象物に載置できるか否かを判断するものである。これにより、載置面の形状と被載置面の形状とを高速で比較することができる。
【００５３】
また、本実施の形態１に係るロボット１１は、更に、被載置対象物における載置希望位置を特定する載置希望位置特定部３０と、平面検出部２６が検出した平面と載置希望位置との距離を算出し、距離と所定の閾値とを比較する載置位置判定部３１とを備えるものである。これにより、載置物を載置する平面が、載置を希望する平面と同じか否かを判断することができる。
【００５４】
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態１に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００５５】
例えば、発明の実施の形態１では、ステップＳ０１０において、載置対象物特定部２２が載置対象物の種類を特定するときに、ロボット１１のオペレータが載置対象物特定用の表示画面のアイコンを用いて載置対象物を指定していたが、ロボット１１のオペレータがＣＵＩ（character user interface）を用いて載置対象物の名称又はＩＤを入力するようにしても良い。
【００５６】
また、発明の実施の形態１では、ステップＳ０３０において、載置希望位置特定部３０が、被載置対象物において、載置対象物の載置を希望する位置である載置希望位置を、画像取得部２９が取得した被載置対象物の画像７１を用いて特定していたが、ロボット１１のオペレータがＣＵＩを用いて載置希望位置の座標を直接入力するようにしても良い。
【００５７】
また、発明の実施の形態１では、ステップＳ０７０において、載置判断部２８が載置面のグリッド情報６１と被載置面のグリッド情報１０２とを比較して、載置対象物を被載置対象物に載置できるか否かを判断していたが、載置判断部２８が載置面の形状と被載置面の形状とを直接比較して、載置対象物を被載置対象物に載置できるか否かを判断するようにしても良い。
【００５８】
また、発明の実施の形態１では、ステップＳ０９０において、載置位置判定部３１が、平面検出部２６が検出した平面９１と載置希望位置７３との距離を算出し、算出した距離が所定の閾値以下である否かを判定していたが、載置位置判定部３１が、ステップＳ０５０において、平面検出部２６が平面９１を検出した直後に、平面９１と載置希望位置７３との距離を算出し、算出した距離が所定の閾値以下である否かを判定するようにしても良い。
【００５９】
また、発明の実施の形態１では、ステップＳ１００において、載置位置出力部３２が、載置対象物を載置できる位置の各々を被載置対象物であるテーブルの画像上に可視化して表示していたが、載置できる位置のグリッドの位置、姿勢、大きさをＣＵＩ上に表示しても良い。
【００６０】
また、発明の実施の形態１では、載置判断装置２１はロボット１１に組み込まれていたが、載置判断装置２１の構成を、ロボット１１を含む複数の装置に分割して分担させる載置判断システムとして構成することも可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１１  ロボット
１２  把持部
１３  コップ
１４  テーブル
１５  テーブルの上面
２１  載置判断装置
２２  載置対象物特定部
２４  載置面情報取得部
２５  ３次元点群情報取得部
２６  平面検出部
２７  被載置面情報取得部
２８  載置判断部
３０  載置希望位置特定部
３１  載置位置判定部
６１  載置面のグリッド情報
７３  載置希望位置
９１  平面
１０２  被載置面のグリッド情報
【図１】
2015024453.tif 000003
【図２】
2015024453.tif 000004
【図３】
2015024453.tif 000005
【図６】
2015024453.tif 000006
【図１０】
2015024453.tif 000007
【図１１】
2015024453.tif 000008
【図４】
2015024453.tif 000009
【図５】
2015024453.tif 000010
【図７】
2015024453.tif 000011
【図８】
2015024453.tif 000012
【図９】
2015024453.tif 000013
【図１２】
2015024453.tif 000014