30-インタラクティブなロボット操作のための3D动画処理组込みソフトウェアの开発

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1、平成２２年度戦略的基盤技術高度化支援事業「インタラクティブなロボット操作のための３Ｄ動画処理組込みソフトウェアの開発」研究開発成果等報告書概要版平成２４年２月委託者中部経済産業局委託先財団法人名古屋産業科学研究所目次第１章研究開発の概要・・・1１－１研究開発の背景・研究目的及び目標１－２研究体制１－３成果概要１－４当該プロジェクト連絡窓口第２章高速DPマッチング処理による投光ステレオ3D計測の開発・・・6２－１研究目的及び目標２－２実験方法２－３研究成果第３章ホログラフィック3D表示の開発・・・9３－１研究目的及

2、び目標３－２実験方法３－３研究成果第４章高速DPマッチング処理及びホログラフィック３D表示の品質向上・・・13４－１研究目的及び目標４－２実験方法４－３研究成果第５章ロボットによる３Ｄ計測システムの開発・・・16５－１研究目的及び目標５－２実施内容および結果５－３研究成果第６章GPU高速演算システムの開発・・・18６－１研究目的及び目標６－２実施内容および結果６－３研究成果第７章3D計測及び3D表示システムの評価・・・21７－１研究目的及び目標７－２実施内容および結果７－３研究成果第８章インタラクティブな3D表示

3、システムの開発・・・23８－１研究目的及び目標８－２実施内容および結果８－３研究成果第９章全体総括・・・25９－１成果の総括９－２工業所有権の取得状況及び対外発表等の状況９－３今後の事業化に向けた取組み第１章研究開発の概要１－１研究開発の背景・研究目的及び目標(1)研究背景近年，産業用ロボットでは，画像センサによるモニタリングが行われている．この技術は工場内のロボットによって，限られた種類の物体を認識し規則だった操作を行わせる目的で主に利用されている．しかし対象が未知であったり，複雑な操作が必要であったりする場合

4、においては，認識と数値制御だけによる方法は困難である．やはり人がその対象や空間を把握し，経験に基づいた的確な操作を指示しなければならない場面が多く存在しているのが現実である．具体的には，モニタリングによるロボット操作は，量産組立ロボットへの適用ではなく，作業者の労働環境上，間接作業となる工程（危険作業・遠隔作業）への適用が，まず急がれる．このとき，問題になるのは，２次元画像センサでは直感的な空間把握が困難なことである．本研究開発では，ロボットによる間接作業において，３D動画像を活用することを提案する．このことによ

5、って操作に重要な距離・位置情報が直感的に得られるようになる．ロボットの間接操作における従来の２次元モニターの問題点を解消し，さらに３D画像の表示に，より直感的な認識を可能にするホログラフィック表示を用いる．このことによるロボットの機能向上は，作業効率が向上することによって示される．(2)研究目的及び目標従来，ロボットの遠隔操作では２次元モニターが利用されているが，奥行きを持つ複雑な形状には対応できず，リアリティのある表示システムが求められている．本研究開発では３Dカメラと３D表示装置を用いて観察者の空間把握を可能

6、にし，インタラクティブなロボット操作を実現することで操作精度と速度を向上させ負担を軽減する．その実現にはリアルタイム動画処理が必要な為，超高速な組込みソフトウェアとシステムを開発する．従来技術の課題新技術の特徴○対象が未知であり複雑な形状や操作が○３Dカメラの画像処理機能によって，必要な場合に数値制御するのは困難プログラムやティーチングを削減ま２次元画像を得て手操作を行うたは自動化することも可能○２次元モニターによる画像表示のた○３Dモニター（ホロ・テーブル）によめ，人の感覚的な位置推定にたよるる対象物表示によっ

7、て距離･位置がわ作業効率が悪くなるかる○距離情報が必要な場合はレーザーレ○距離情報を含む３D画像なので，別のンジセンサなどで距離計測を行う計器は要らない．人が直感的な空間把-1-表示手段が増えて操作性が低下する握が出来，作業の効率がよくなる○画像情報に対してロボットの操作は○３D情報の処理を高速化するシステム別系統で行うによって，インタラクティブなロボッインタラクティブな操作が困難ト操作を可能にする図1-1新旧技術の比較新技術（本システム）を利用したとき，間接作業の高信頼性が実現し，作業効率が向上する．結果として

8、作業時間の短縮が可能になる．技術的には，３D計測･表示装置（３Dメディア）の全体制御を行う，インタラクティブな３D動画処理組込みソフトウェアを開発する．図中の『３Dロボットアイ』，『ホロ・テーブル』は，開発メンバーがすでに開発済みであり，追加開発を加えることで，本研究開発に適用可能である．図1-2インタラクティブのイメージ（技術的課題）【１】３D画像センサにおいては，処理