一台のマイクロマニピュレータによる自動把持

- 74 - 4.2.2 自動把持の流れ

図 4.5 に自動把持の流れを示す．まず，把持する対象物を決定する．次に第 3 章で 述べた本奥行き方向の距離推定方法を用いて，砥粒のボケ幅とエンドエフェクタのボケ 幅の差から奥行き方向の距離を算出し，奥行き方向の位置合わせを行う．次に，画像処 理により，X方向，Y方向の距離を算出し，位置合わせを行い，エンドエフェクタを砥 粒に接触させる．このとき，斥力により，砥粒が移動してしまうことがある．そこで，

エンドエフェクタと砥粒が接触しているかを評価する．そして，接触している場合，エ ンドエフェクタを砥粒へ擦り合わせるように摩擦動作を行い，静電気力による凝着力を 増加させる．接触していない場合，再度，X方向，Y方向の距離を算出し，位置合わせ を行う．最後に，砥粒が付着したか評価する．付着している場合，把持は完了となるが，

付着していない場合，ある程度の距離を置いてから，再度，砥粒への位置合わせを行う．

接触評価，付着評価を第4.2.3節，第4.2.4節において，詳細に述べる．

図 4.5 自動把持の流れ

Start

End Contact ？

Positioning in the depth direction

Adhere？

Decision of object

Friction action Yes

Yes

No

No Positioning in the X and Y direction

Away from object

4.2 一台のマイクロマニピュレータによる自動把持

- 75 - 4.2.3 接触評価

エンドエフェクタを対象物に近づけると，斥力により，対象物が移動してしまうこと がある．そのため，エンドエフェクタと対象物が接触しているかを評価する機能が必要 である．

図 4.6 を用いて接触評価を説明する．(a)は，エンドエフェクタが対象物に接触した 状態のときの入力画像であり，(b)は二値化，ラベリング，認識処理を行った結果であ る．(c)はx^軸を(b)の赤四角の解析領域のx^軸とし，y^軸をx=iでの解析領域内の対象物 とエンドエフェクタの画素数としたグラフである．緑線が画素数とx座標を最小二乗法 により直線で表したものである．

接触評価の評価指標として，最小二乗法により直線を求めた際の，平均二乗誤差の値 を利用する．エンドエフェクタと対象物が接触していない場合，平均二乗誤差の値は小 さいが，図 4.6のように対象物が接触している場合は，平均二乗誤差の値は大きくなる．

平均二乗誤差の値が大きい場合，対象物とエンドエフェクタは接触できたとする．

図 4.6 接触評価

(b) Processed Image (a) Input Image

x-coordinate

Liner approximation

(c) Number of pixels

Number of Pixels

350 400 450 500 140

120 100 80 60 40 20 0

Analysis Region

- 76 - 4.2.4 付着評価

対象物が接触していても，付着していない場合が多々，発生する．そこで，付着した かを評価する機能が必要である．

図 4.7 を用いて付着評価を説明する．(a)はエンドエフェクタと対象物を接触させた ときの入力画像であり，(b)は画像(a)を二値化，ラベリングを行った画像，(c)は，エン ドエフェクタから対象物の領域を分離した画像，(d)はエンドエフェクタを奥行き方向 へ移動させ，対象物を把持した画像である．(e)は(c)の対象物の領域を(a)の画像にあた る部分に対して，輝度値ヒストグラムを作成したグラフであり，(f)も同様に(c)の対象物 の領域を(d)の画像に適用し，輝度値ヒストグラムを作成したグラフである．

図 4.7のように対象物がエンドエフェクタに付着している場合，奥行き方向へエンド エフェクタを移動させたとき，対象物領域の輝度値が移動前と比較し，大きく変化する．

逆に，付着していない場合は，変化は少ない．このことを利用し，奥行き方向へエンド エフェクタを移動する前後の対象物領域の輝度差を付着の評価指標とする．閾値を設定 し，輝度差が閾値よりも大きい場合，付着できたとする．

4.2 一台のマイクロマニピュレータによる自動把持

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(a) Input image (b) Processed image

(c) Detection of analysis area (d) After pickup image

Frequency [pixel]

200 150 100 50 0

Frequency [pixel]

200 150 100 50

0 0 50 100 150 200 250

Brightness level

(e) Brightness histogram of input image

0 50 100 150 200 250

Brightness level

(f) Brightness histogram of pickup image

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