(57)【要約】  ３次元計測データを取得し（ステップＳ１）、ばら積み物体の位置姿勢を算出し（ステップＳ２）、ばら積み物体に対するハンドの把持位置姿勢を算出し（ステップＳ３）、個別評価指標を算出し（ステップＳ４）、総合評価指標を算出し（ステップＳ５）、総合評価指標により把持位置姿勢を並べ替える（ステップＳ６）。把持位置姿勢算出結果を画面に表示させ（ステップＳ７）、ユーザが把持位置姿勢を所望の順番に並べ替える（ステップＳ８）。ステップ６とステップＳ８の並べ替え結果との差が小さいか否かを判断し（ステップＳ９）、差が十分小さい場合は、総合評価指標算出の際に用いられたパラメータを保存し（ステップＳ１１）、差が十分小さくはない場合は、パラメータを更新して（ステップＳ１０）、ステップＳ５に戻る。
2020188646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
把持対象物体をロボットハンドによって把持する際の、該把持対象物体に対する該ロボットハンドの位置姿勢である把持位置姿勢を評価するための第１評価指標に含まれるパラメータを調整するパラメータ調整装置であって、
前記ロボットハンドの形状に関する情報と、前記ロボットハンドの前記把持対象物体に対する予め登録された把持位置姿勢に関する情報と、前記ロボットハンドが把持しようとする前記把持対象物体の位置姿勢に関する情報とに基づいて、前記把持位置姿勢の候補を算出する把持位置姿勢算出部と、
前記把持位置姿勢の候補に対する前記第１評価指標を算出する評価指標算出部と、
ユーザによる、前記把持位置姿勢の候補に対する評価を示すユーザ評価指標を取得するユーザ評価取得部と、
前記ユーザ評価指標に基づいて前記第１評価指標に含まれる前記パラメータを調整するパラメータ調整部と、
を備えたことを特徴とするパラメータ調整装置。
【請求項２】
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補に付与される優先順位であることを特徴とする請求項１に記載のパラメータ調整装置。
【請求項３】
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補に付与される得点であることを特徴とする請求項１に記載のパラメータ調整装置。
【請求項４】
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補に付与されるカテゴリーであることを特徴とする請求項１に記載のパラメータ調整装置。
【請求項５】
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補の一部に対する評価であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパラメータ調整装置。
【請求項６】
前記パラメータは、前記第１評価指標を算出する際に、前記把持位置姿勢を評価するための第２評価指標に対して定義されるパラメータであって、
前記パラメータ調整部は、前記第２評価指標に対するユーザの選択を取得し、前記選択に基づいて前記パラメータを調整することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のパラメータ調整装置。
【請求項７】
把持対象物体をロボットハンドによって把持する際の、該把持対象物体に対する該ロボットハンドの位置姿勢である把持位置姿勢を評価するための第１評価指標に含まれるパラメータを調整するパラメータ調整方法であって、
前記ロボットハンドの形状に関する情報と、前記ロボットハンドの前記把持対象物体に対する予め登録された把持位置姿勢に関する情報と、前記ロボットハンドが把持しようとする前記把持対象物体の位置姿勢に関する情報とに基づいて、前記把持位置姿勢の候補を算出するステップと、
前記把持位置姿勢の候補に対する前記第１評価指標を算出するステップと、
ユーザによる、前記把持位置姿勢の候補に対する評価を示すユーザ評価指標を取得するステップと、
前記ユーザ評価指標に基づいて前記第１評価指標に含まれる前記パラメータを調整するパラメータ調整ステップと、
を含むパラメータ調整方法。
【請求項８】
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補に付与される優先順位であることを特徴とする請求項７に記載のパラメータ調整方法。
【請求項９】
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補に付与される得点であることを特徴とする請求項７に記載のパラメータ調整方法。
【請求項１０】
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補に付与されるカテゴリーであることを特徴とする請求項７に記載のパラメータ調整方法。
【請求項１１】
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補の一部に対する評価であることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載のパラメータ調整方法。
【請求項１２】
前記パラメータは、前記第１評価指標を算出する際に、前記把持位置姿勢を評価するための第２評価指標に対して定義されるパラメータであって、
前記第２評価指標に対するユーザの選択を取得するステップを含み、
前記パラメータ調整ステップにおいて、前記選択に基づいて前記パラメータを調整することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載のパラメータ調整方法。
【請求項１３】
把持対象物体をロボットハンドによって把持する際の、該把持対象物体に対する該ロボットハンドの位置姿勢である把持位置姿勢を評価するための第１評価指標に含まれるパラメータを調整するパラメータ調整方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記ロボットハンドの形状に関する情報と、前記ロボットハンドの前記把持対象物体に対する予め登録された把持位置姿勢に関する情報と、前記ロボットハンドが把持しようとする前記把持対象物体の位置姿勢に関する情報とに基づいて、前記把持位置姿勢の候補を算出するステップと、
前記把持位置姿勢の候補に対する前記第１評価指標を算出するステップと、
ユーザによる、前記把持位置姿勢の候補に対する評価を示すユーザ評価指標を取得するステップと、
前記ユーザ評価指標に基づいて前記第１評価指標に含まれる前記パラメータを調整するパラメータ調整ステップと、
を含むプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラメータ調整装置、パラメータ調整方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
把持位置認識において、把持位置の優先順位を決定するために、把持対象物体までの距離やアプローチ角度等の複数の指標を組み合わせて評価する技術が提案されている。【０００３】
例えば、特許文献１においては、４種類の評価指標を６つのパラメータを使って組み合わせており、非特許文献１においては、４種類の評価指標を４つのパラメータを使って組み合わせている。【０００４】
これらの技術においては、パラメータの調整方法は記載されておらず、ユーザが調整するとしても、所望の優先順位を実現するようにパラメータを設定することは容易ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１４５０５５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】永田和之、外６名「複雑な環境下における指示物体の把持」日本機械学会論文集（Ｃ編）２０１３年、第７９巻、第７９７号、ｐ．２７−４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、ユーザが煩雑なパラメータ調整を行うことなく、所望の把持の優先順位を実現することが可能な技術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】
【０００８】
上記の課題を解決するための本発明は、
把持対象物体をロボットハンドによって把持する際の、該把持対象物体に対する該ロボットハンドの位置姿勢である把持位置姿勢を評価するための第１評価指標に含まれるパラメータを調整するパラメータ調整装置であって、
前記ロボットハンドの形状に関する情報と、前記ロボットハンドの前記把持対象物体に対する予め登録された把持位置姿勢に関する情報と、前記ロボットハンドが把持しようとする前記把持対象物体の位置姿勢に関する情報とに基づいて、前記把持位置姿勢の候補を算出する把持位置姿勢算出部と、
前記把持位置姿勢の候補に対する前記第１評価指標を算出する評価指標算出部と、
ユーザによる、前記把持位置姿勢の候補に対する評価を示すユーザ評価指標を取得するユーザ評価取得部と、
前記ユーザ評価指標に基づいて前記第１評価指標に含まれる前記パラメータを調整するパラメータ調整部と、
を備えたことを特徴とするパラメータ調整装置である。【０００９】
本発明によれば、ユーザは把持位置姿勢の候補を評価して、この評価を示すユーザ評価指標を入力することにより、パラメータ調整部が、ユーザ評価指標に基づいてパラメータを調整するので、ユーザが直接パラメータを調整する必要がない。従って、ユーザは煩雑なパラメータ調整を行うことなく、調整されたパラメータを含む第１評価指標により、所望の把持の優先順位を実現することが可能である。
ロボットハンドの形状に関する情報は、ロボットハンドの形状モデルを含む。ロボットハンドの把持対象物体に対する予め登録された位置姿勢に関する情報は、予め登録されていれば足り、登録の方法は限定されない。ロボットハンドが把持しようとする把持対象物体の位置姿勢に関する情報は、３次元計測センサによる計測データとモデルを用いた把持対象物体の位置姿勢認識結果であってもよいし、モデルを用いずに計測データから直接求めたものであってもよく、位置姿勢に関する情報の取得方法は限定されない。
また、ロボットハンドは、二指ハンド又は三指ハンド等の多指ハンド、吸着ハンド、マグネットハンド等を含むが、これらに限定されない。【００１０】
また、本発明においては、
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補に付与される優先順位であるようにしてもよい。【００１１】
これによれば、ユーザは、把持位置姿勢の候補に対して優先順位を付与するという簡易な作業により、複雑なパラメータ調整を行うことなく、所望の把持の優先順位を実現できる。【００１２】
また、本発明においては、
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補に付与される得点であるようにしてもよい。【００１３】
これによれば、ユーザは、把持位置姿勢の候補に対して得点を付与するという簡易な作業により、複雑なパラメータ調整を行うことなく、所望の把持の優先順位を実現できる。また、得点を指標として用いることにより、優先順位では評価しきれない品質についてもより詳細で的確な評価を行うことができる。【００１４】
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補に付与されるカテゴリーであるようにしてもよい。【００１５】
これによれば、ユーザは、把持位置姿勢の候補をカテゴリー分けするという簡易な作業により、複雑なパラメータ調整を行うことなく、所望の把持の優先順位を実現できる。また、個々の候補に対して優先順位や得点を付与する場合に比べて、ユーザの作業負担を軽減することができる。【００１６】
また、本発明においては、
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補の一部に対する評価であるようにしてもよい。【００１７】
これによれば、ユーザは、把持位置姿勢の候補の一部に対して評価を行うという簡易な作業により、複雑なパラメータ調整を行うことなく、所望の把持の優先順位を実現できる。また、把持位置姿勢の候補の全部に対して評価を行う場合に比べて、ユーザの作業負担を軽減することができる。【００１８】
また、本発明においては、
前記パラメータは、前記第１評価指標を算出する際に、前記把持位置姿勢を評価するための第２評価指標に対して定義されるパラメータであって、
前記パラメータ調整部は、前記第２評価指標に対するユーザの選択を取得し、前記選択に基づいて前記パラメータを調整するようにしてもよい。【００１９】
これによれば、パラメータを調整するためのデータが少ない段階でも、ユーザに、所望の把持の優先順位を実現する上で重要と考える第２評価指標を選択させることにより、当該第２評価指標に対して定義されるパラメータの調整に反映させることができる。ユーザは、第２評価指標を選択することにより、複雑なパラメータ調整を行うことなく、所望の把持の優先順位を実現できる。【００２０】
また、本発明は、
把持対象物体をロボットハンドによって把持する際の、該把持対象物体に対する該ロボットハンドの位置姿勢である把持位置姿勢を評価するための第１評価指標に含まれるパラメータを調整するパラメータ調整方法であって、
前記ロボットハンドの形状に関する情報と、前記ロボットハンドの前記把持対象物体に対する予め登録された把持位置姿勢に関する情報と、前記ロボットハンドが把持しようとする前記把持対象物体の位置姿勢に関する情報とに基づいて、前記把持位置姿勢の候補を算出するステップと、
前記把持位置姿勢の候補に対する前記第１評価指標を算出するステップと、
前記ユーザによる、前記把持位置姿勢の候補に対する評価を示すユーザ評価指標を取得するステップと、
前記ユーザ評価指標に基づいて前記第１評価指標に含まれる前記パラメータを調整するパラメータ調整ステップと、
を含むパラメータ調整方法である。【００２１】
本発明によれば、ユーザは把持位置姿勢の候補を評価して、この評価を示すユーザ評価指標を入力することにより、パラメータ調整部が、ユーザ評価指標に基づいてパラメータを調整するので、ユーザが直接パラメータを調整する必要がない。従って、ユーザは煩雑なパラメータ調整を行うことなく、調整されたパラメータを含む第１評価指標により、所望の把持の優先順位を実現することが可能である。【００２２】
また、本発明においては、
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補に付与される優先順位であるようにしてもよい。【００２３】
これによれば、ユーザは、把持位置姿勢の候補に対して優先順位を付与するという簡易な作業により、複雑なパラメータ調整を行うことなく、所望の把持の優先順位を実現できる。【００２４】
また、本発明においては、
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補に付与される得点であるようにしてもよい。【００２５】
これによれば、ユーザは、把持位置姿勢の候補に対して得点を付与するという簡易な作業により、複雑なパラメータ調整を行うことなく、所望の把持の優先順位を実現できる。また、得点を指標として用いることにより、優先順位では評価しきれない品質についてもより詳細で的確な評価を行うことができる。【００２６】
また、本発明においては、
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補に付与されるカテゴリーであるようにしてもよい。【００２７】
これによれば、ユーザは、把持位置姿勢の候補をカテゴリー分けするという簡易な作業により、複雑なパラメータ調整を行うことなく、所望の把持の優先順位を実現できる。また、個々の候補に対して優先順位や得点を付与する場合に比べて、ユーザの作業負担を軽減することができる。【００２８】
また、本発明においては、
前記ユーザ評価指標は、前記把持位置姿勢の候補の一部に対する評価であるようにしてもよい。【００２９】
これによれば、ユーザは、把持位置姿勢の候補の一部に対して評価を行うという簡易な作業により、複雑なパラメータ調整を行うことなく、所望の把持の優先順位を実現できる。また、把持位置姿勢の候補の全部に対して評価を行う場合に比べて、ユーザの作業負担を軽減することができる。【００３０】
また、本発明においては、
前記パラメータは、前記第１評価指標を算出する際に、前記把持位置姿勢を評価するための第２評価指標に対して定義されるパラメータであって、
前記第２評価指標に対するユーザの選択を取得するステップを含み、
前記パラメータ調整ステップは、前記選択に基づいて前記パラメータを調整するようにしてもよい。【００３１】
これによれば、パラメータを調整するためのデータが少ない段階でも、ユーザに、所望の把持の優先順位を実現する上で重要と考える第２評価指標を選択させることにより、当該第２評価指標に対して定義されるパラメータの調整に反映させることができる。ユーザは、第２評価指標を選択することにより、複雑なパラメータ調整を行うことなく、所望の把持の優先順位を実現できる。【００３２】
また、本発明は、
把持対象物体をロボットハンドによって把持する際の、該把持対象物体に対する該ロボットハンドの位置姿勢である把持位置姿勢を評価するための第１評価指標に含まれるパラメータを調整するパラメータ調整方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記ロボットハンドの形状に関する情報と、前記ロボットハンドの前記把持対象物体に対する予め登録された把持位置姿勢に関する情報と、前記ロボットハンドが把持しようとする前記把持対象物体の位置姿勢に関する情報とに基づいて、前記把持位置姿勢の候補を算出するステップと、
前記把持位置姿勢の候補に対する前記第１評価指標を算出するステップと、
前記ユーザによる、前記把持位置姿勢の候補に対する評価を示すユーザ評価指標を取得するステップと、
前記ユーザ評価指標に基づいて前記第１評価指標に含まれる前記パラメータを調整するパラメータ調整ステップと、
を含むプログラムである。【００３３】
本発明によれば、ユーザは把持位置姿勢の候補を評価して、この評価を示すユーザ評価指標を入力することにより、パラメータ調整部が、ユーザ評価指標に基づいてパラメータを調整するので、ユーザが直接パラメータを調整する必要がない。従って、ユーザは煩雑なパラメータ調整を行うことなく、調整されたパラメータを含む第１評価指標により、所望の把持の優先順位を実現することが可能である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、ユーザが煩雑なパラメータ調整を行うことなく、所望の把持の優先順位を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例におけるパラメータ調整装置のハードウエア構成図である。
【図２】本発明の実施例におけるパラメータ調整装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施例におけるパラメータ最適化処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例における把持候補出力処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例における把持候補の出力例を示す図である。
【図６】本発明の実施例における個別評価指標を説明する図である。
【図７】本発明の実施例における他の個別評価指標を説明する図である。
【図８】本発明の実施例における把持候補の優先順位の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施例における把持候補の優先順位の一例を示す図である。
【図１０】本発明の変形例におけるパラメータ最適化処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例における最適パラメータを用いた把持位置認識処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
〔適用例〕
以下、本発明について、図面を参照しつつ説明する。図３は、本発明に係るパラメータ調整装置１におけるパラメータ最適化処理の手順を示すフローチャートである。
把持位置姿勢算出（ステップＳ３）において、把持対象物体に対するハンドの把持位置姿勢の全ての候補を出力する。そして、当該候補に対して、把持位置姿勢を評価するための個別評価指標を算出し（ステップＳ４）、さらに各個別評価指標に対して定義されるパラメータを含む総合評価指標を算出する（ステップＳ５）。一方で、把持位置姿勢の候補を表示部１２の画面に表示し（ステップＳ７）、ユーザがこれらの候補を所望の順番に並べ替えた結果を取得する（ステップＳ８）。そして、ステップＳ６で算出された総合評価指標に基づく把持位置姿勢の候補の並べ替え結果（ステップＳ６）と、ユーザによる並べ替え候補とから、両者の差が十分小さくなるようにパラメータを更新する（ステップＳ９、ステップＳ１０）。
【００３７】
このように、ユーザは、把持対象物体に対するハンドの把持位置姿勢が所望の順番となるように画面に表示された把持位置姿勢の候補を並べ替えるという簡易な態様の評価を行うことにより、その並べ替え結果をパラメータ調整装置１に学習させ、パラメータの最適化を図るものである。
従って、把持位置姿勢の候補に対して、ユーザからのフィードバックとして評価を得ることができれば、このユーザの評価に近づくように、パラメータを調整することができる。すなわち、把持位置姿勢の候補の出力や、ユーザのこれに対する評価の態様としては、２次元的に表現された把持対象物体に対するハンドの把持位置姿勢の画像に基づいて候補を並べ替える例に限らず、種々の変形が可能である。
【００３８】
〔実施例１〕
以下では、本発明の実施例に係るパラメータ調整装置について、図面を用いて、より詳細に説明する。
本発明の実施例においては、全ての把持位置候補をユーザに提示し、ユーザが把持の優先順位の並べ替えを行う。その後、ユーザが指定した優先順位に最も近くなるように、複数の評価指標を組み合わせるためのパラメータを最適化する。これにより、ユーザが煩雑なパラメータ調整を行うことなく、所望の把持の優先順位を実現することが可能となる。
【００３９】
＜装置構成＞
図１は、本実施例に係るパラメータ調整装置１の一例を示すハードウエア構成図である。図２は、パラメータ調整装置１を機能ブロックで表現した図である。
【００４０】
図１に示すように、パラメータ調整装置１は、主として、制御部１１、記憶部１２、入力部１３、表示部１４及び各部に接続され信号の伝送路を構成するバス１５とを含み、一般的なコンピュータにより構成することができる。パラメータ調整装置１には、３次元計測センサ１６が接続される。
制御部１１は、ＣＰＵやＭＰＵ等のプロセッサである。
【００４１】
記憶部１２は、主記憶装置と補助記憶装置を含んで構成される。主記憶装置は、制御部１１によって実行されるプログラムや、当該制御プログラムが利用するデータが展開されるメモリである。補助記憶装置は、オペレーティングシステム（ＯＳ）、各種プログラム、各種テーブル等が格納され、そこに格納されたプログラムを主記憶装置の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて各構成部等が制御されることによって、後述するような、所定の目的に合致した各機能を実現することができる。ただし、一部または全部の機能はＡＳＩＣやＦＰＧＡのようなハードウエア回路によって実現されてもよい。主記憶装置は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）を含んでもよい。また、補助記憶装置は、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）やハードディスクドライブ（ＨＤＤ、Hard Disk Drive）を含んでもよい。さらに、補助記憶装置は、リムーバブルメディア、すなわち可搬記録媒体を含んでもよい。リムーバブルメディアは、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、あるいは、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）のようなディスク記録媒体である。
【００４２】
入力部１３は、ユーザが行った入力操作を受け付ける手段である。本実施例では、入力部１３は、キーボード１３ａ及びマウス１３ｂを含んで構成される。
【００４３】
表示部１４は、情報を表示することによりユーザに対して情報を提供する手段であり、例えば、液晶ディスプレイとその制御手段を含む。また、表示部１４をタッチパネルとその制御手段によって構成し、入力部１３を兼ねるようにすることもできる。
【００４４】
３次元計測センサ１６は、３次元計測センサから計測対象物体の表面までの距離に関する情報を含む距離画像を取得する手段である。このような３次元計測の方法としては、位相シフト法、ＴｏＦ（Time of Flight）センサによる方法、ランダムドットパターン等の構造化によるもの等あるが、これらに限られない。３次元計測センサをパラメータ調整装置１に対して有線又は無線による適宜の通信方式により接続される。また、距離画像を取得するまでの処理は、３次元計測センサ１６によって行われてもよいし、３次元計測センサ１６とパラメータ調整装置１を含むコンピュータ装置によって分担してもよい。３次元計測センサ１６は、後述するロボットハンドの手先に取り付けられていてもよいし、計測対象物体に対する所定の位置に固定されていてもよい。
【００４５】
＜パラメータ最適化処理＞
図２の機能ブロック図に示すように、本実施例のパラメータ調整装置１は、把持位置姿勢算出部２１、評価指標算出部２２、把持優先順位指定部２３、最適パラメータ算出部２４を含んで構成される。
把持位置姿勢算出部２１は、３次元計測センサ１６からのデータ、及び、記憶部１２のモデル記憶部２６に記憶されたデータから、把持対象物体（ばら積み物体）に対するハンドの全ての把持位置姿勢候補を算出する。ここで、モデル記憶部２６は、把持対象物体のモデル、ハンドモデル、把持位置データベースを含む。評価指標算出部２２は、把持位置姿勢候補の優先順位付けに用いるための評価指標を算出する。把持優先順位指定部２３は、把持位置姿勢算出部２１で算出された全ての把持位置姿勢候補に対するユーザからの優先順位の指定を受け付ける。ここでは、把持優先順位指定部２３は、ユーザ評価取得部に対応する。最適パラメータ算出部２４は、ユーザが指定した把持位置姿勢候補に対する優先順位づけを実現できるようなパラメータを算出・調整する。算出された最適パラメータは、記憶部１２の最適パラメータ記憶部２７に記憶される。各部の機能は、所定のプログラムを実行する制御部１１が入力部１３、表示部１４、３次元計測センサ１６の各装置と協働し、後述する各処理を行うことにより実現される。図３は、パラメータ調整装置１によるパラメータ最適化の処理手順を示すフローチャートである。
【００４６】
まず、３次元計測センサ１６により、把持対象物体の距離画像を取得する（ステップＳ１）。ここで、距離画像とは、３次元計測センサから把持対象物体までの距離に関する距離情報を含む画像である。
次に、ばら積み物体の位置姿勢を算出する（ステップＳ２）。ここでは、モデル記憶部２６に予め用意しておいた把持対象物体のモデルデータと３次元計測センサ１６による計測データを用いてばら積み物体の位置姿勢を認識する。ばら積み物体に位置姿勢の認識方法としては公知の方法を適宜採用することでき、限定されるものではない。ここで、複数の把持対象物体の位置姿勢を取得する。
【００４７】
そして、予め教示しておいた把持対象物体に対する把持位置姿勢と、上述の処理による把持対象物体の位置姿勢認識結果を用いて、ばら積み物体に対する把持位置姿勢を算出する（ステップＳ３）。把持位置姿勢の教示方法としては、ティーチングペンダントを用いたり、把持シミュレータを用いたりして教示する方法等があるが、限定されるものではない。把持位置姿勢は、モデルを用いて物体位置姿勢認識を行うことにより求めたものでも、モデルを用いずに計測データから直接求めたものでも（モデルレス把持位置認識）でもよい。また、物体位置姿勢認識やモデルレス把持位置認識の方法は限定されない。
【００４８】
図４に、把持位置姿勢算出における把持候補出力の処理手順を示す。
まず、計測点群、物体位置姿勢認識結果、ハンドモデル、把持位置データベースを取得する（ステップＳ２１）。把持位置データベースは、把持対象物体に対するハンドの複数の把持位置姿勢が登録されたデータベースである。
次に、認識された物体に対してステップＳ２３〜ステップＳ２６までの処理を繰り返す（ステップＳ２２及びＳ２７）。さらに、把持位置データベースに登録された把持位置に対してステップＳ２４、Ｓ２５の処理を繰り返す（ステップＳ２３及びＳ２６）。すなわち、認識した物体の把持位置データベースに登録された把持位置に対して、ハンドモデルの把持対象物体に対する把持位置姿勢の計算を行い（ステップＳ２４）、干渉があるか否かを判断する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５において、干渉があると判断された場合には、当該把持位置は把持候補から除外される。そして、ステップＳ２５において、干渉がないと判断された場合には、当該把持位置姿勢は、ステップＳ２２及びＳ２７並びにステップＳ２４及びＳ２６の繰り返しが終了した後に、把持位置姿勢の候補としての把持候補として出力される（ステップＳ２８）。
【００４９】
このようにして出力される把持候補の表示例が図５である。ここでは、載置面４０上に載置されたコンテナ６０にばら積みされた把持対象物体５０，…５０の画像に対して、種々の位置姿勢を有するハンド３０が把持候補として重ねて表示されている。把持対象物体を総称する場合には符号５０を用い、特定の位置姿勢を有する把持物体については５０１等の符号を用いて互いに区別する。また、部材としてのハンドについては３０を用いるが、把持候補として特定の位置姿勢を有するハンドは３０１等の符号を用いて互いに区別する。ここでは、把持候補から、ハンド３０と周囲の物体やコンテナ６０が干渉する把持位置姿勢は除外されている。図５では、説明のために５つの把持候補のみが表示されているが、ステップＳ２８において抽出された把持候補に対応する数の把持候補が表示される。
【００５０】
次に、個別評価指標を算出する（ステップＳ４）。ここでは、以下の４つの個別評価指標を求める。ここでは、個別評価指標は第２評価指標に対応する。
指標１は物体の高さである。ここで、物体の高さとは、図６（Ａ）に示すように、物体を格納したコンテナ６０の床面から把持対象物体５０までの高さである。物体の高さが高いほど、ばら積みを崩しにくいので、好ましい。把持対象物体５０までの高さは、把持位置を基準としてもよいし、重心を基準としてもよいし、ユーザ指定した部位を基準としてもよい。
【００５１】
指標２は物体認識のスコアである。このスコアが高いほど信頼性が高いため好ましい。物体認識のスコアが低いものでは物体の位置姿勢の誤差を含むため、把持に失敗したり、物体に傷をつけてしまったりする可能性がある。図６（Ｂ）に示すように、把持対象物体５０１は露出しているため認識スコアが高く、把持対象物体５０２は他の物体に隠れているため認識スコアが低い。図６（Ｂ）は説明のために線図で表現しているが、実際には物体認識の結果に応じた画像となる。
【００５２】
指標３はアプローチ角度である。ここで、アプローチ角度とは、ハンド３０のアプローチ方向とコンテナ６０の床面の法線とのなす角度である。アプローチ角度は小さいほど好ましい。アプローチ角度が大きいと、ロボットによる把持を実現できなかったり、実現できたとしても周囲の物体と干渉したり、移動に時間がかかったりしてしまう。図６（Ｃ）に示す例では、把持対象物体５０３はアプローチ角度が小さく、把持対象物体５０４はアプローチ角度が大きい。
【００５３】
指標４はハンドを含むツールの回転量である。ツールの回転量は小さいほど好ましい。ツールの回転量が大きいと自己干渉を生じたり、ケーブルが絡まったりするリスクがある。図７（Ａ）はツールの回転量が０で自己干渉のリスクが小さく、図７（Ｂ）はツールの回転量が１８０°であり、ツールに設けられた３次元計測センサが干渉する可能性がある。
【００５４】
個別評価指標は、上述のものに限られない。例えば、一つの把持対象物体に複数の把持位置がある場合には、それぞれの把持位置を指標化することもできる。また、３次元計測の際に、計測点群数が少ない場合には、何もないのか、何かがあるのが判然とせず、干渉を起こしてしまうリスクが高いので、計測点群数を評価指標とすることもできる。他には、コンテナの壁面等の障害物までの距離を評価指標とすることもできる。評価指標の数や種類は限定されない。
【００５５】
次に、総合評価指標を算出する（ステップＳ５）。
ここでは、総合評価指標＝ｗ１×指標１＋ｗ２×指標２＋ｗ３×指標３＋ｗ４×指標４により、総合評価指標を算出する。ｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４は、各指標に対して定義され、各指標を重みづけするための指標（パラメータ）であり、最適化により決定する。ｗ１〜ｗ４の初期値としては、例えばすべてに１を代入しておく。ここでは、総合評価指標が第１評価指標に対応する。
【００５６】
そして、全ての把持候補に対して総合評価指標を計算しておき、総合評価指標が高い順番に並べ替えを行う（ステップＳ６）。並べ替えのアルゴリズムには、例えばクイックソートやバブルソートがあるが、これらに限定されない。
【００５７】
上述したステップＳ３において把持位置姿勢が算出されると、算出された把持位置姿勢を表示部１４の画面上に表示する（ステップＳ７）。そして、入力部１３を介して、当該算出結果に対してユーザによる所望の順番への把持位置姿勢の並べ替えを受け付ける（ステップＳ８）。
図５は、表示部１４の画面上に、算出された全ての把持候補が表示された状態を示す。図５では、上述したように、説明のために把持候補は５つのみ表示している。ここでは、コンテナ６０に格納されたＴ字管状の把持対象物体に対して、複数のハンド３０が把持候補として表示されている。ユーザは、この画面に基づいて、把持候補を所望の優先順位に並べ替える。例えば、図８（Ａ）は優先順位１番、図８（Ｂ）は優先順位２番、図９（Ａ）は優先順位３番、図９（Ｂ）は優先順位最下位というように優先順位に従って並べ替える。図８（Ａ）に示す把持候補は、把持対象物体５０５が直立した姿勢で全体が露出する態様で配置されているので、ハンド３０１を鉛直上方から下方へとアプローチして、安定した位置で把持対象物体５０５を把持できるので、最も優先順位が高いと評価している。図８（Ｂ）に示す把持候補は、把持対象物体５０６が露出しているものの傾斜して配置されており、ハンド３０２を傾けてアプローチする必要があるために、優先順位を２番目と評価している。図９（Ａ）に示す把持候補は、把持対象物体５０７がコンテナ６０の縁に近い位置に配置されているため、ハンド３０３とコンテナ６０が干渉する可能性があるため優先順位を３番目と評価している。そして、図９（Ｂ）の把持候補は、ハンド３０４のアプローチに角度が必要であり、かつ、把持対象物体５０８が他の物体に埋もれているので、優先順位を最下位と評価している。ここでは、ユーザが把持姿勢に対して付与したが優先順位がユーザ評価指標に対応する。
【００５８】
ここでは、全ての把持候補について、ユーザが順位をつけるようにしているが、順位としては一つしか異なっていないが、品質には大きな差がある場合がある。このため、ユーザが把持候補に対する評価を得点によって行い、ユーザからのこの得点の入力を受け付けるようにしてもよい。このようにすれば、得点により品質の差を的確に評価することができる。ここでは、ユーザが把持候補に対して付与した得点がユーザ評価指標に対応する。
また、算出された全ての把持候補について、順位ではなく、段階的な分類を付与するようにしてもよい。順位のように細かい評価が難しい場合であっても、良い、普通、悪いの３段階程度であれば、ユーザも迷いが少なく、評価しやすい。ここでは、ユーザが付与した段階的な分類がユーザ評価指標としてのカテゴリーに対応する。
また、算出された把持候補の全てに優先順位をつけるのではなく、例えば、上位５個のように把持候補の一部についてのみユーザが優先順位を指定するようにしてもよい。このようにすればユーザの手間を軽減することができる。
【００５９】
ステップＳ６に続いて、把持候補に対するステップＳ６の並べ替えとステップＳ８のユーザによる並べ替えとの差が十分小さいか否かを判断する（ステップＳ９）。そして、ステップＳ９において、ＹＥＳと判断された場合にはパラメータが最適化されたとして、記憶部１２の所定領域にパラメータを保存する（ステップＳ１１）。ステップＳ９において、ＮＯと判断された場合には、パラメータを更新し（ステップＳ１０）、ステップＳ５に戻って総合評価指標を算出する。ここでは、ステップＳ６及びステップＳ９及びステップＳ１０がパラメータ調整ステップに対応する。
【００６０】
次に、ステップＳ９における並べ替えの差が十分小さいか否かの判断処理について説明する。
具体的には、以下の式（１）を実現する
【数１】
2020188646.tif 000003
を求める（本文中ではwoptと表記する。）。ここで、
【数２】
2020188646.tif 000004
である。
【数３】
2020188646.tif 000005
ここで、
【数４】
2020188646.tif 000006
はコスト関数であり、ユーザが指定した優先順位と、算出した優先順位が近ければコストが小さく、乖離が大きい場合にはコストが大きくなるような指標を用いる。例えば、二乗誤差の総和を用いることができる。
【数５】
2020188646.tif 000007
優先順位が高い把持候補に対して特に乖離を小さくしたい場合には、例えば、以下のようにユーザが指定した順位で割ればよい。このようにすると、優先順位が高い把持候補の重みを大きくすることができる。
【数６】
2020188646.tif 000008
【００６１】
コストの値が所定の閾値よりも小さい場合には、差は十分小さい、すなわち、ステップＳ９においてＹＥＳと判断し、ステップＳ１１において、パラメータwoptを記憶部１２の所定領域に保存する。
コストの値が所定の閾値よりも大きい場合には、差が十分に小さくはない、すなわち、ステップＳ９においてＮＯと判断し、ステップＳ１０においてパラメータを更新し、ステップＳ５及びステップＳ６を経て、コストを再度計算する。パラメータの更新方法には種々な最適化アルゴリズムを適用することができる。最急降下法、ガウス・ニュートン法、レーベンバーグ・マーカート法等の局所的最適化アルゴリズムや、焼きなまし法、遺伝的アルゴリズム等の大域的最適化アルゴリズムがある。このとき、局所的最適化アルゴリズムは大域的最適化アルゴリズムに比べて収束が早いが局所解に陥りやすい。
パラメータは上述のように個別評価指標に対して連続的に重みづけする場合に用いるものでも、個別評価指標に対して離散的に重みづけする場合に用いるものでもよい。例えば、各評価指標を３点（良い）、２点（普通）、１点（悪い）に分類し、それの総和を総合評価指標として用いることができる。この場合には、評価指標をそれぞれ３つに分類するために閾値を２つずつ設定する必要がある。パラメータが、このような閾値であっても上述の方法で最適化することができる。
【００６２】
このようにすれば、ユーザが煩雑なパラメータ調整を行うことなく、所望の把持の優先順位を実現することができる。
【００６３】
＜パラメータ最適化処理の変形例＞
図１０は、パラメータ最適化処理の変形例の手順を示すフローチャートである。図３に示す処理手順と共通する処理については、同様の符号を用いて詳細な説明は省略する。
上述のパラメータ最適化処理に従ってパラメータの調整を繰り返すことにより、パラメータの最適化を図ることができるが、データの数が少ない段階では、必ずしも所望の把持の優先順位を実現できないことがある。ここでは、個別評価指標のうちユーザが重要視したいものを選択させ、この選択結果を反映してパラメータを更新するようにした。
【００６４】
本変形例に係る処理において、ステップＳ１〜ステップＳ９までの処理及びステップＳ１１の処理は図３に示したパラメータ最適化処理と共通である。
ステップＳ９において、ＮＯと判断された場合に、個別評価指標についての入力部１３を介したユーザの選択があるかを判断する（ステップＳ１２）。この場合には、表示部１４に個別評価指標を提示し、ユーザが重要視する個別評価指標をキーボード１３ａ、マウス１３ｂにより選択して入力し、この入力を最適パラメータ算出部２４が受け付ける。ユーザが選択し得る個別評価指標の数は一つでもよいし、複数であってよく、限定されない。
【００６５】
ステップＳ１２においてＹＥＳと判断された場合には、ユーザが選択した個別評価指標に対する重みづけのパラメータの値を増加させる等の方法により、ユーザの選択結果を反映してパラメータを更新し（ステップＳ１３）、ステップＳ５に戻る。
ステップＳ１２においてＮＯと判断された場合には、ステップＳ９の結果に基づいてパラメータを更新し（ステップＳ５に戻る。ここでは、ステップＳ１２が、第２評価指標に対するユーザの選択を受け付けるステップに対応し、ステップＳ６、ステップＳ９及びステップＳ１２〜ステップＳ１４が、パラメータ調整ステップに対応する。
このようにすれば、データが少ない場合でも、所望の把持の優先順位を実現することができる。
【００６６】
＜最適パラメータを用いた把持位置認識＞
図１１は、上述のパラメータの最適化処理によって決定したパラメータを用いて、把持位置の認識を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。
図３と共通する処理については、同様の符号を用いて詳細な説明は省略する。
ここでは、総合評価指標を算出する際に、パラメータ最適化処理によって決定された最適パラメータを記憶部１２から読み出し、パラメータをこの最適パラメータに設定して総合評価指標を算出する。
そして、並べ替え（ステップＳ６）によって、総合評価指標が最も高い最適把持位置を、ハンドの制御部に出力する（ステップＳ１５）。
【００６７】
なお、以下には本発明の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本発明の構成要件を図面の符号付きで記載しておく。
＜発明１＞
把持対象物体（５０）をロボットハンド（３０）によって把持する際の、該把持対象物体（５０）に対する該ロボットハンド（３０）の位置姿勢である把持位置姿勢を評価するための第１評価指標に含まれるパラメータを調整するパラメータ調整装置（１）であって、
前記ロボットハンドの形状に関する情報と、前記ロボットハンドの前記把持対象物体に対する予め登録された把持位置姿勢に関する情報と、前記ロボットハンドが把持しようとする前記把持対象物体の位置姿勢に関する情報とに基づいて、前記把持位置姿勢の候補を算出する把持位置姿勢算出部（２１）と、
前記把持位置姿勢の候補に対する前記第１評価指標を算出する評価指標算出部（２２）と、
ユーザによる、前記把持位置姿勢の候補に対する評価を示すユーザ評価指標を取得するユーザ評価取得部（２３）と、
前記ユーザ評価指標に基づいて前記第１評価指標に含まれる前記パラメータを調整するパラメータ調整部（２４）と、
を備えたことを特徴とするパラメータ調整装置。
＜発明２＞
把持対象物体（５０）をロボットハンド（３０）によって把持する際の、該把持対象物体（５０）に対する該ロボットハンド（３０）の位置姿勢である把持位置姿勢を評価するための第１評価指標に含まれるパラメータを調整するパラメータ調整方法であって、
前記ロボットハンドの形状に関する情報と、前記ロボットハンドの前記把持対象物体に対する予め登録された把持位置姿勢に関する情報と、前記ロボットハンドが把持しようとする前記把持対象物体の位置姿勢に関する情報とに基づいて、前記把持位置姿勢の候補を算出するステップ（ステップＳ３）と、
前記把持位置姿勢の候補に対する前記第１評価指標を算出するステップ（ステップＳ５）と、
前記ユーザによる、前記把持位置姿勢の候補に対する評価を示すユーザ評価指標を取得するステップ（ステップＳ８）と、
前記ユーザ評価指標に基づいて前記第１評価指標に含まれる前記パラメータを調整するパラメータ調整ステップ（ステップＳ６、ステップＳ９、ステップＳ１０）と、
を含むパラメータ調整方法。
＜発明３＞
把持対象物体（５０）をロボットハンド（３０）によって把持する際の、該把持対象物体（５０）に対する該ロボットハンド（３０）の位置姿勢である把持位置姿勢を評価するための第１評価指標に含まれるパラメータを調整するパラメータ調整方法をコンピュータ（１）に実行させるプログラムであって、
前記ロボットハンドの形状に関する情報と、前記ロボットハンドの前記把持対象物体に対する予め登録された把持位置姿勢に関する情報と、前記ロボットハンドが把持しようとする前記把持対象物体の位置姿勢に関する情報とに基づいて、前記把持位置姿勢の候補を算出するステップ（ステップＳ３）と、
前記把持位置姿勢の候補に対する前記第１評価指標を算出するステップ（ステップＳ５）と、
前記ユーザによる、前記把持位置姿勢の候補に対する評価を示すユーザ評価指標を取得するステップ（ステップＳ８）と、
前記ユーザ評価指標に基づいて前記第１評価指標に含まれる前記パラメータを調整するパラメータ調整ステップ（ステップＳ６、ステップＳ９、ステップＳ１０）と、
を含むプログラム。
【符号の説明】
【００６８】
１      パラメータ調整装置
２１    把持位置姿勢算出部
２２  評価指標算出部
２３  把持優先順位指定部
２４  最適パラメータ算出部
３０  ハンド
５０  把持対象物体
【図１】
2020188646.tif 000009
【図２】
2020188646.tif 000010
【図３】
2020188646.tif 000011
【図４】
2020188646.tif 000012
【図５】
2020188646.tif 000013
【図６】
2020188646.tif 000014
【図７】
2020188646.tif 000015
【図８】
2020188646.tif 000016
【図９】
2020188646.tif 000017
【図１０】
2020188646.tif 000018
【図１１】
2020188646.tif 000019
【国際調査報告】
2020188646.tif 000020
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2020188646.tif 000022
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