信息处理装置及信息处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种信息处理装置及信息处理方法，尤其是用于计算手的位置和姿势 的技术，其中机器人利用所述手来把持具有旋转对称形状的且被识别出三维位置和姿势的 工件（work)。
【背景技术】
[0002] 近年来，已发展了堆积拾取（pile picking)技术，该技术使用视觉系统从堆积的 工件中指定一件个体并识别出它的三维位置和姿势，从而使安装在机器人上的手把持在工 厂生产线等中的该个体。堆积的工件具有各种姿势。因此，视觉系统获取连同三维空间内 的位置一起的每个工件的三轴姿势。此外，教导了接近以把持所识别的工件的手的位置和 姿势，并且基于位置和姿势二者来操作所述手，从而在一堆工件中拾取任意位置和姿势的 一个工件。
[0003] 关于上述技术，专利文献1(日本特开第2006-130580号公报）描述了通过视觉 系统识别具有类似于长方体、圆柱体或球体的简单形状的工件，并通过机器人手来把持该 工件的方法。在该方法中，首先，已拍摄的图片适配于所述简单形状（长方体、圆柱体或球 体），并且计算已适配的形状的主轴的姿势、大小和位置。此外，机器人手把持工件的位置和 姿势的计算方法被预先定义为一种规则，并且基于该规则来计算把持位置和姿势，从而把 持在任意位置和姿势下的工件。
[0004] 在上述推积拾取技术中，当工件具有旋转对称形状时，存在能够由视觉系统观察 到相同信息的多个姿势。在这种情况下，视觉系统不能区分上述姿势，因此针对一个姿势的 工件输出多个解决方案。当基于针对多个解决方案之一教导的把持位置和姿势而把持时， 要被接近的手的位置和姿势取决于由视觉系统所识别的三维位置和姿势。因此，会发生以 下情况：基于该教导信息而计算的手的接近方向与被教导的相反，并且实际可把持的工件 被确定为不可把持。
[0005] 然而，在专利文献1的方法中，没有三轴姿势被计算为工件的姿势信息。只计算了 简单形状的主轴的姿势，并且通过被预先定义为规则的计算方法来决定要被接近的手的姿 势。因此，即使在对象是旋转对称物体时，也可以通过获取三轴姿势而避免输出多个解决方 案的问题。然而，在该方法中，假设工件具有简单形状，根据手的形状、手坐标系的设置和工 件形状，把持工件的手的位置和姿势的计算方法被单独地编程。因此，能够仅通过该方法来 把持工件。由此，如果工件相对于其重心而言具有不对称形状，则用户不能通过例如根据形 状特征而移动把持的位置，来单独地设置把持的位置和姿势。
【发明内容】
[0006] 鉴于上述问题，本发明提供了一种技术，该技术用于基于用户教导的把持位置和 姿势，计算手把持具有旋转对称形状的且从堆积的工件中被识别出其三维位置和姿势的工 件的合适位置和姿势。
[0007] 根据本发明的第一方面，提供了一种信息处理装置包括：第一获取单元，用于获取 预先被指定为把持单元把持物体而采用的姿势的姿势并作为基准姿势，所述物体相对于至 少一个轴具有旋转对称形状；第二获取单元，用于获取在所述把持单元把持所述物体时所 述物体和所述把持单元的相对位置和姿势，并作为教导的位置和姿势；导出单元，用于从 包含所述物体的图像中识别所述物体的位置和姿势，并且基于识别位置和姿势以及所述教 导的位置和姿势，导出所述把持单元把持所识别物体的初始位置和初始姿势；以及，决定单 元，用于基于所述基准姿势和所导出的初始姿势，决定把持所述物体的把持姿势，并且基于 所决定的把持姿势和初始位置，决定所述把持单元把持所述物体的把持位置和姿势。
[0008] 根据本发明的第二方面，提供了一种由信息处理装置执行的信息处理方法包括： 第一获取步骤，获取预先被指定为把持单元把持物体而采用的姿势的姿势并作为基准姿 势，所述物体相对于至少一个轴具有旋转对称形状；第二获取步骤，获取在所述把持单元把 持所述物体时所述物体和所述把持单元的相对位置和姿势，并作为教导的位置和姿势；导 出步骤，从包含所述物体的图像中识别所述物体的位置和姿势，并且基于识别位置和姿势 以及所述教导的位置和姿势，导出所述把持单元把持所识别物体的初始位置和初始姿势； 以及，决定步骤，用于基于所述基准姿势和所导出的初始姿势，决定把持所述物体的把持姿 势，并且基于所决定的把持姿势和初始位置，决定所述把持单元把持所述物体的把持位置 和姿势。
[0009] 根据下述示例性实施方式的描述并结合附图，本发明的进一步特征将变得清楚。
【附图说明】
[0010] 图1表示把持位置和姿势计算装置1的功能配置的示例的框图。
[0011] 图2A至图2E表示被配置为输入旋转信息的⑶I的显示示例的视图。
[0012] 图3表示由把持位置和姿势计算装置1所执行的处理的流程图；
[0013] 图4表示当手把持工件时位置和姿势的教导的示例的视图。
[0014] 图5A至图5C是用于说明手的初始位置和姿势的视图。
[0015] 图6是通过把持位置和姿势计算装置1所执行的处理的流程图。
[0016] 图7A和图7B是用于说明步骤S608的处理的视图。
[0017] 图8是由把持位置和姿势计算装置1所执行的处理的流程图。
[0018] 图9表示可适用在把持位置和姿势计算装置1的装置的硬件配置的示例的框图。
【具体实施方式】
[0019] 下文将结合附图描述用于实施本发明的实施方式。注意到下面所述的实施方式是 本发明的具体实现的示例或在所附权利要求中所描述的配置的详细示例。
[0020] [第一实施例]
[0021] 在本实施例中，目标是计算把持单元的位置和姿势以使把持单元把持具有旋转对 称的形状（旋转对称形状）的物体（工件）。旋转对称形状包括在围绕特定轴旋转时根本 不会改变其外表的"旋转体"，以及当被旋转360/N度（N是2或更大的整数）时与自身重叠 的"N次对称"。鉴于此，旋转对称形状被分为以下五种类型：
[0022] (a)相对于一个轴的N次对称：例如，角锥体。
[0023] (b)相对于一个轴的旋转体：例如，圆锥体。
[0024] (c)相对于两个相互垂直的轴之一的2次对称并且相对于另一个轴的旋转体：例 如，圆柱体。
[0025] (d)相对于两个相互垂直的轴之一的2次对称并且相对于另一个轴的N次对称： 例如，棱柱体。
[0026] (e)相对于相互垂直的两个轴的旋转体：例如，球体。
[0027] 在本实施例中，将描述一种方法用以计算合适的把持位置和姿势以使把持单元把 持上述（a)至（e)中具有形状（a)的工件，即相对于一个轴的N次对称。更具体地，在识别 工件的三维位置和姿势之后，相对基于工件的N次对称而围绕轴旋转工件而获得的对称姿 势下的各工件，基于教导的位置和姿势来计算把持单元的位置和姿势。在计算出的位置和 姿势中，与预先设置（指定）的基准姿势最为接近的位置和姿势被选择为该把持单元的最 终位置和姿势。
[0028] 首先将结合图1的框图来描述把持位置和姿势计算装置1的功能配置，所述把持 位置和姿势计算装置1作为用于计算被配置为把持工件的把持单元的把持位置和姿势的 信息处理装置。
[0029] 旋转信息输入单元11输入旋转信息，所述旋转信息是用于表达工件的旋转对称 形状的信息，并且旋转