[發明專利]一種機器人延伸手眼標定方法

無效

• 申請號: 200710179004.0
• 申請日: 2007-12-07
• 公開（公告）號: CN101186038A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 魏振忠;高明;張廣軍;孫軍華
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J19/04
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司
• 代理人: 張穎玲

技術領域

本發明涉及機器人延伸手眼標定技術，尤其涉及一種機器人延伸手眼標定方法。

背景技術

在實際應用中，機器人手臂上常需加裝特定工件或操作工具等對象，以實現自主裝配或自動對接等任務。如空間站對接的地面模擬實驗中，通過在兩機器人手臂上安裝兩個對接艙工件來實現模擬，而機器手臂的作用是在眼攝像機的導引下驅動對接艙實現對接任務。所述對接任務實現的前提是精確標定機器人手臂上的對接艙等對象與眼攝像機的空間關系。所述安裝在機器人手臂上的對接艙等對象稱為延伸手，相應的，將標定延伸手和眼攝像機之間的空間關系的方法稱為延伸手眼標定。通常，機器人手臂上的眼攝像機只能拍攝到眼攝像機對面的場景，而無法拍攝到延伸手的圖像，因此，不能采用眼看延伸手的方式實現延伸手與眼攝像機之間空間關系的標定。

現有技術中，一般采用觸點法(Product?manuals，ABB?Robot?Documentation-IRB?1400?M2004，2005)進行延伸手眼標定，所述觸點法通過人眼觀察，使延伸手上的某一點多次(一般為三次以上)碰觸空間中某一固定點，并使機器人在任意兩方向做正交運動，實現機器人延伸手眼的標定，該方法簡單易行，但由于存在人為因素，標定精度難以保證，且在該方法中，往往需要沿固定路徑反復對延伸手眼進行標定。另外，還可采用高精度的外部三維坐標測量設備，如電子經緯儀對(周富強、張廣軍，現場雙經緯儀三維坐標測量系統[J].機械工程學報，Vol.40，No.1，2004，pp.165-169)實現機器人延伸手眼的標定，但該方法成本高，且不適于現場標定。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種機器人延伸手眼標定方法，該方法應用成本低，易于操作，且能夠增強現場標定的便捷性和可靠性。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明提供了一種機器人延伸手眼標定方法，調整中介標定靶標與機器人上的眼攝像機的空間位置，將中介標定靶標充滿眼攝像機視場；設置輔助攝像機，將中介標定靶標與機器人上的延伸手同時包含在輔助攝像機視場內，該方法進一步包括：

A、通過眼攝像機拍攝的包含中介標定靶標的圖像，計算眼攝像機坐標系與中介標定靶標坐標系之間的空間轉換關系；通過輔助攝像機拍攝的包含中介標定靶標和延伸手的圖像，分別計算輔助攝像機坐標系與中介標定靶標坐標系之間的空間轉換關系、以及延伸手坐標系與輔助攝像機坐標系之間的空間轉換關系；

B、根據計算得到的眼攝像機坐標系與中介標定靶標坐標系之間的空間轉換關系、輔助攝像機坐標系與中介標定靶標坐標系之間的空間轉換關系、以及延伸手坐標系與輔助攝像機坐標系之間的空間轉換關系，計算眼攝像機坐標系與延伸手坐標系之間的空間轉換關系。

其中，步驟B具體為：先根據計算得到的輔助攝像機坐標系與中介標定靶標坐標系、以及延伸手坐標系與輔助攝像機坐標系之間的空間轉換關系，計算延伸手坐標系與中介標定靶標坐標系之間的空間轉換關系；再根據計算得到的延伸手坐標系與中介標定靶標坐標系之間的空間轉換關系、以及眼攝像機坐標系與中介標定靶標坐標系之間的空間轉換關系，計算延伸手坐標系與眼攝像機坐標系之間的空間轉換關系。

步驟B具體為：根據計算得到的眼攝像機坐標系與中介標定靶標坐標系之間的空間轉換關系、輔助攝像機坐標系與中介標定靶標坐標系之間的空間轉換關系、以及延伸手坐標系與輔助攝像機坐標系之間的空間轉換關系，直接計算眼攝像機坐標系與延伸手坐標系之間的空間轉換關系。

輔助攝像機拍攝圖像之前進一步包括：標定并存儲輔助攝像機的內參數。

所述計算眼攝像機坐標系與中介標定靶標坐標系之間的空間轉換關系具體為：

a1、提取所述眼攝像機拍攝的包含中介標定靶標的圖像中中介標定靶標的一定數量的特征點；

b1、根據所提取的特征點相應的空間坐標及圖像坐標計算眼攝像機坐標系與中介標定靶標坐標系之間的空間轉換關系。

所述計算輔助攝像機坐標系與中介標定靶標坐標系之間的空間轉換關系具體為：

a2、提取所述輔助攝像機拍攝的包含中介標定靶標和延伸手的圖像中中介標定靶標的一定數量的特征點；

b2、根據所提取的特征點相應的空間坐標及圖像坐標計算輔助攝像機坐標系與中介標定靶標坐標系之間的空間轉換關系。

所述計算延伸手坐標系與輔助攝像機坐標系之間的空間轉換關系具體為：

a3、使用基于矩形平面特征的衍生特征點生成方法，提取延伸手上空間矩形的一定數量的衍生特征點；