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本研究は、商品に姿勢推定のためのマーカーを貼付することなく、高精度に姿勢推定を行い、商品陳列作業を自動化するロボットの開発を目的としている。陳列作業を頻繁に行うコンビニやスーパーマーケットの商品は三角柱や四角柱、円柱などの単純形状物体が多いため、単純形状物体で姿勢推定を行うことが課題となる。令和三年度までに、物体の接地面を推定しつつ物体の向きを推定することで、単純形状物体の姿勢を高精度に推定できる手法を開発した。令和四年度は、推定した姿勢を基にして、陳列した姿勢へと物体操作するための動作計画が立てやすいハードウェアを開発した。
姿勢を正しく推定できたとしても、ロボットアーム関節の移動可能範囲制限から、物体を陳列する姿勢へと変更できない場合が多い。そこで、ロボットの指先にも物体姿勢を変更するための回転機構を持たせることにした。他の物体と衝突する可能性を下げるため、他の物体が少ない物体の上空から、物体の把持点まで指先を下ろし、指でつまんだ後に物体を持ち上げる。物体を持ち上げた状態で指先の回転機構を利用して陳列する姿勢へと変更できるロボットを開発した。回転機構を取り付けた場合と取り付けなかった場合で、ロボットアームの上下動作だけで陳列姿勢へと修正できた割合を成功率として比較した。作業台の上に、三角柱、四角柱、円柱物体をランダムな位置姿勢で合計1700回配置して動作をシミュレーションしたところ、回転機構を取り付けた場合と取り付けなかった場合の成功率はそれぞれ87.9%、29.1%となり、3.0倍向上することが分かった。また実際のコンビニ商品でも、姿勢推定用のマーカーを用いることなく、陳列姿勢へと変更できることが確認できた。
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