[發(fā)明專利]一種機器人高精度手眼標(biāo)定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810596372.3
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN109059755B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 畢德學(xué);劉志芳;王欣亮;蔡弘;程子敬
• 申請（專利權(quán)）人: 天津科技大學(xué)
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

本發(fā)明公開了一種機器人高精度手眼標(biāo)定方法，所述的機器人的端部執(zhí)行機構(gòu)包括手爪法蘭盤和分別與所述的手爪法蘭盤固定連接的末端執(zhí)行器和相機，本發(fā)明公開了新的機器人手眼標(biāo)定方法，用于求解機器人末端的手眼變換矩陣，同時實現(xiàn)機器人腕部、末端執(zhí)行器和相機三個坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)的標(biāo)定。避免了傳統(tǒng)方法的復(fù)雜求解，整個標(biāo)定過程機器人不需要運動，因此是靜態(tài)標(biāo)定，避免了主動視覺法由于機器人連桿參數(shù)等誤差導(dǎo)致的標(biāo)定精度低的問題。本發(fā)明的方法具有計算簡單、精度高的特點，適用于相機坐標(biāo)系與任意機器人法蘭盤坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機器人手眼標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種不需要機器人的運動就能得到末端執(zhí)行器與機器人、與相機的關(guān)系的機器人高精度手眼標(biāo)定方法。

背景技術(shù)

在機器人與視覺技術(shù)相結(jié)合的過程中，需要將相機安裝到機器人末端的手腕處，形成手眼關(guān)系。從而使機器人通過相機實時測量目標(biāo)與相機的位姿關(guān)系，確定機器人下一步的運動路徑。機器人手眼標(biāo)定是實現(xiàn)這一功能的前提和關(guān)鍵所在。

國內(nèi)外常用的標(biāo)定方法可以分為傳統(tǒng)標(biāo)定法、自標(biāo)定法、主動視覺標(biāo)定法。傳統(tǒng)標(biāo)定方法精度較高但是計算過程復(fù)雜；自標(biāo)定法魯棒性不強；主動視覺標(biāo)定法計算簡單，魯棒性強，但需要一個高精度的主動視覺平臺，而機器人由于傳動鏈誤差較大，因此這種標(biāo)定方法的精度不高。同時工具相對于機器人腕部的位姿實際也需要標(biāo)定而傳統(tǒng)手眼標(biāo)定方法不能解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種機器人高精度手眼標(biāo)定方法，該機器人高精度手眼標(biāo)定方法實現(xiàn)相機與機器人腕部，機器人腕部與末端執(zhí)行器，末端執(zhí)行器與相機的位姿同時標(biāo)定。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種機器人高精度手眼標(biāo)定方法，所述的機器人的端部執(zhí)行機構(gòu)包括手爪法蘭盤和分別與所述的手爪法蘭盤固定連接的末端執(zhí)行器和相機，所述的手眼標(biāo)定方法包括以下步驟，

1)將端部執(zhí)行機構(gòu)整體放置在三坐標(biāo)測量儀的測量臺上；

2)構(gòu)建三坐標(biāo)測量儀坐標(biāo)系T_CMM并將其設(shè)定為世界坐標(biāo)系T_W＝T_CMM；

3)構(gòu)建相機坐標(biāo)系并獲得相機坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的變換矩陣

4)通過三坐標(biāo)測量儀，構(gòu)建末端執(zhí)行器坐標(biāo)系T_M，并確定末端執(zhí)行器坐標(biāo)系相對于世界坐標(biāo)系的關(guān)系

5)通過三坐標(biāo)測量儀，構(gòu)建手爪法蘭盤坐標(biāo)系T_F1，并確定手爪法蘭盤坐標(biāo)系相對于世界坐標(biāo)系的關(guān)系

6)構(gòu)建機器人法蘭盤坐標(biāo)系T_F2；根據(jù)手爪法蘭盤的厚度及定位孔形位尺寸，確定機器人法蘭盤坐標(biāo)系相對于手爪法蘭盤坐標(biāo)系的關(guān)系

7)計算獲得相機坐標(biāo)系與機器人法蘭盤坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換矩陣：獲得相機坐標(biāo)系與末端執(zhí)行器坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換矩陣：獲得手爪法蘭盤和末端執(zhí)行器坐標(biāo)系之間的變換矩陣獲得機器人法蘭盤和末端執(zhí)行器坐標(biāo)系之間的變換矩陣

在上述技術(shù)方案中，還包括建立所述相機的幾何成像模型并對所述相機的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定的步驟。

在上述技術(shù)方案中，所述的相機采用張正友標(biāo)定法對內(nèi)部參數(shù)矩陣A進(jìn)行標(biāo)定。

在上述技術(shù)方案中，采用小孔成像原理建立所述相機的幾何成像模型，具體方法為：