[發(fā)明專利]一種機(jī)器人手眼標(biāo)定方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810541740.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN108748146A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李淼;閆琳;張少華;簡(jiǎn)偉明;萬芳;杜科;楊洪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢庫(kù)柏特科技有限公司
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16;B25J19/00
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;李航

1.一種機(jī)器人手眼標(biāo)定方法，其特征在于，機(jī)器人的末端上固定有標(biāo)定板，所述標(biāo)定板上設(shè)有標(biāo)定點(diǎn)，所述方法包括以下步驟：

步驟S1、獲取機(jī)器人的工具中心點(diǎn)在機(jī)器人基坐標(biāo)系內(nèi)的位姿信息，將所述位姿信息轉(zhuǎn)換為對(duì)偶四元數(shù)的表示形式得到所述工具中心點(diǎn)的手運(yùn)動(dòng)螺旋信息；

步驟S2、獲取所述標(biāo)定板的圖像信息，并根據(jù)所述圖像信息計(jì)算所述標(biāo)定點(diǎn)在相機(jī)坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)信息，將所述坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)換為對(duì)偶四元數(shù)的表示形式得到所述標(biāo)定點(diǎn)的眼運(yùn)動(dòng)螺旋信息；

步驟S3、建立所述手運(yùn)動(dòng)螺旋信息與所述眼運(yùn)動(dòng)螺旋信息之間的運(yùn)動(dòng)變換方程，并提取所述運(yùn)動(dòng)變換方程中的矩陣因子；

步驟S4、獲取機(jī)器人位于不同位姿時(shí)的多個(gè)所述矩陣因子，根據(jù)各所述矩陣因子構(gòu)建變換矩陣；對(duì)所述變換矩陣進(jìn)行奇異值分解得到機(jī)器人基坐標(biāo)系相對(duì)于相機(jī)坐標(biāo)系的單位對(duì)偶四元數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的手眼標(biāo)定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)器人手眼標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：

步驟S31、建立所述手運(yùn)動(dòng)螺旋信息與所述眼運(yùn)動(dòng)螺旋信息之間的運(yùn)動(dòng)變換方程:

上式中，表示所述手運(yùn)動(dòng)螺旋信息，表示所述眼運(yùn)動(dòng)螺旋信息，表示所述單位對(duì)偶四元數(shù)，表示所述單位對(duì)偶四元數(shù)的共軛對(duì)偶四元數(shù)；

步驟S32、將所述運(yùn)動(dòng)變換方程分為對(duì)偶部分和非對(duì)偶部分:

上式中，h和h'分別表示手運(yùn)動(dòng)螺旋信息的非對(duì)偶部分和對(duì)偶部分，e和e'分別表示眼運(yùn)動(dòng)螺旋信息的非對(duì)偶部分和對(duì)偶部分，q和q'分別表示單位對(duì)偶四元數(shù)的非對(duì)偶部分和對(duì)偶部分，q^*和q^*'分別表示共軛對(duì)偶四元數(shù)的非對(duì)偶部分和對(duì)偶部分；

步驟S33、利用所述運(yùn)動(dòng)變換方程與對(duì)偶四元數(shù)的標(biāo)量部分無關(guān)的特性，將所述運(yùn)動(dòng)變換方程的對(duì)偶部分以及非對(duì)偶部分表示為:

上式中，e₁為眼運(yùn)動(dòng)螺旋信息非對(duì)偶部分e的矢量部分，e₁'為眼運(yùn)動(dòng)螺旋信息對(duì)偶部分e'的矢量部分，h₁為手運(yùn)動(dòng)螺旋信息非對(duì)偶部分h的矢量部分，h₁'為手運(yùn)動(dòng)螺旋信息對(duì)偶部分h'的矢量部分，[e₁+h₁]^∨為e₁+h₁的反對(duì)稱矩陣，[e₁'+h₁']^∨為e₁'+h₁'的反對(duì)稱矩陣。

步驟S34、提取所述運(yùn)動(dòng)變換方程中的矩陣因子：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述機(jī)器人手眼標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：

步驟S41、獲取機(jī)器人位于不同位姿時(shí)的多個(gè)所述矩陣因子S₁,S₂,...,S_n，根據(jù)多個(gè)所述矩陣因子構(gòu)建所述變換矩陣

步驟S42、對(duì)所述變換矩陣M進(jìn)行奇異值分解M＝UΣV，獲取所述變換矩陣M中零特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量V_m、V_n，令：

得到所述單位對(duì)偶四元數(shù)非對(duì)偶部分q和單位對(duì)偶四元數(shù)對(duì)偶部分q'的線性方程：

步驟S43、求解所述線性方程的約束方程：

得到約束系數(shù)λ₁、λ₂的值，根據(jù)λ₁、λ₂的值以及所述線性方程計(jì)算所述單位對(duì)偶四元數(shù)非對(duì)偶部分q以及對(duì)偶部分q’，進(jìn)而得到所述單位對(duì)偶四元數(shù)

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述機(jī)器人手眼標(biāo)定方法，其特征在于，還包括步驟S5、利用最小二乘法公式計(jì)算所述單位對(duì)偶四元數(shù)的標(biāo)定誤差根據(jù)所述標(biāo)定誤差檢驗(yàn)所述單位對(duì)偶四元數(shù)的標(biāo)定精度。