[發明專利]一種機械臂末端相機手眼標定方法和系統在審
| 申請號： | 201811510725.X | 申請日： | 2018-12-11 |
| 公開（公告）號： | CN109658460A | 公開（公告）日： | 2019-04-19 |
| 發明（設計）人： | 呂澤杉;高景一;李竹奇;李源;韓華濤 | 申請（專利權）人： | 北京無線電測量研究所 |
| 主分類號： | G06T7/80 | 分類號： | G06T7/80;G06T3/60;B25J9/16 |
| 代理公司： | 北京正理專利代理有限公司 11257 | 代理人： | 付生輝;金躍 |
| 地址： | 100851*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 機械臂末端 手眼標定 標定 相機 機械臂 矩陣 標定圖像 手眼關系 空間相對位置 相機外部參數 機械手末端 平移 標定過程 基座位置 矩陣變換 空間位置 空間運動 平移旋轉 區域采集 圖像采集 外部參數 位姿信息 像素坐標 坐標投影 移運動 通用 申請 | ||
1.一種機械臂末端相機手眼標定方法，其特征在于，該方法的步驟包括：
獲取機械臂多次同時平移和旋轉時，對標定區域采集的標定圖像；
基于機械臂位姿信息和標定圖像外部參數信息，獲得手眼標定矩陣；
利用所述手眼標定矩陣對機械臂末端的手眼關系進行標定。
2.根據權利要求1所述的機械臂末端相機手眼標定方法，其特征在于，所述基于機械臂位姿信息和標定圖像外部參數信息，獲得手眼標定矩陣的步驟包括：
根據標定區域中的靶標相對于圖像采集模塊光心坐標系{C}下的位置姿態(Ci，Cj)和機械臂末端在機械臂基座坐標系{G}下的位置和姿態(Gi，Gj)，計算手眼關系矩陣；
由由第i次運動和第j次運動之間的坐標變換關系有：GijHcg＝HcgCij，其中，Gij和Cij分別表示末端第i次運動到第j次運動的G和C的轉移矩陣，由相對關系可得：Cj＝CijCi，Gi＝GjGij；
手眼關系矩陣的求解簡化為AX＝XB，其中，A，B皆為4×4矩陣，X為齊次變換矩陣：
基于平移旋轉矩陣變換，求解手眼關系矩陣。
3.根據權利要求2所述的機械臂末端相機手眼標定方法，其特征在于，所述基于平移旋轉矩陣變換，求解手眼關系矩陣的步驟包括：
將4×4矩陣分別用相應的旋轉矩陣與平移向量，則由：
可得：RAR＝RRB，RAt+tA＝RtB+t，
其中，RA，RB，tA，tB,且R,RA,RB均為正交單位矩陣，R和t為待求解參數；
將R變換為R(k，θ)，其中，k為單位向量，θ表示旋轉軸的方向；
根據標定過程中，機械臂末端的兩次運動，可得：
RA1R＝RRB1
RA1t+tA1＝RtB1+t
RA2R＝RRB2
RA2t+tA2＝RtB2+t
其中RA1，tA1，RA2，tA2分別為兩次運動的參數，至少由三次圖像采集模塊標定后獲得的外部參數；RB1，tB1，RB2，tB2由兩次運動時機械臂的控制器獲得；
若RA(kA,θ)R＝RRB(kB,θ)，則kA＝RkB
當滿足旋轉軸kA1與kA2不相互平行時，上式中的矩陣為滿秩矩陣，可得
R＝(kA1 kA2 kA1×kA2)(kB1 kB2 kB1×kB2)-1
解出的R再帶入關系式中得到關于t的三個分量的四個獨立線性方程，任取三個可解出t；
根據R和t獲得，手眼標定矩陣。
4.根據權利要求3所述的機械臂末端相機手眼標定方法，其特征在于，利用最小二乘法對關于t的三個分量的四個獨立線性方程進行求解。
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