Depth Image–Based Deep Learning of Grasp Planning for Textureless Planar-Faced Objects in Vision-Guided Robotic Bin-Picking

人工智能 计算机视觉 抓住 计算机科学 机器人 卷积神经网络 特征(语言学) 对象(语法) 分割 特征提取 语言学 哲学 程序设计语言
作者
Ping Jiang,Yoshiyuki Ishihara,Nobukatsu Sugiyama,Junji Oaki,Seiji Tokura,Atsushi Sugahara,Akihito Ogawa
出处
期刊:Sensors [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:20 (3): 706-706 被引量:36
标识
DOI:10.3390/s20030706
摘要

Bin-picking of small parcels and other textureless planar-faced objects is a common task at warehouses. A general color image–based vision-guided robot picking system requires feature extraction and goal image preparation of various objects. However, feature extraction for goal image matching is difficult for textureless objects. Further, prior preparation of huge numbers of goal images is impractical at a warehouse. In this paper, we propose a novel depth image–based vision-guided robot bin-picking system for textureless planar-faced objects. Our method uses a deep convolutional neural network (DCNN) model that is trained on 15,000 annotated depth images synthetically generated in a physics simulator to directly predict grasp points without object segmentation. Unlike previous studies that predicted grasp points for a robot suction hand with only one vacuum cup, our DCNN also predicts optimal grasp patterns for a hand with two vacuum cups (left cup on, right cup on, or both cups on). Further, we propose a surface feature descriptor to extract surface features (center position and normal) and refine the predicted grasp point position, removing the need for texture features for vision-guided robot control and sim-to-real modification for DCNN model training. Experimental results demonstrate the efficiency of our system, namely that a robot with 7 degrees of freedom can pick randomly posed textureless boxes in a cluttered environment with a 97.5% success rate at speeds exceeding 1000 pieces per hour.
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