[發(fā)明專利]一種基于S-R-S結構的康復機械臂的單目視覺手眼標定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910044816.7
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109859275B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設計）人: 張?zhí)祺?/a>;陳盛;徐國政;高翔;朱博
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;B25J9/16
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

1.一種基于S-R-S結構的康復機械臂的單目視覺手眼標定方法，其特征在于，所述方法包括步驟：

S1、建立指定大小自由度康復機械臂的運動學模型，其中，所述康復機械臂中相鄰關節(jié)的旋轉軸之間均相互垂直且相交于一點；

S2、在所述康復機械臂的末端固定連接一標靶，并固定一相機在所述康復機械臂附近；

S3、以設定的姿態(tài)和位置擺放標靶，采用相機獲取不同姿態(tài)和位置擺放所述標靶的照片，并利用解PNP的方法獲取相機坐標系在所述康復機械臂轉動后與標靶坐標系的轉換矩陣^bT_c；

S4、旋轉所述康復機械臂末端單個關節(jié)并利用對應關節(jié)轉動的圓弧軌跡擬合出所述圓弧軌跡的圓心，基于對應所述關節(jié)的旋轉軸經(jīng)過所述圓心獲得所述旋轉軸在所述相機坐標系中的坐標表示，并獲取康復機械臂末端坐標系與所述相機坐標系之間的轉換矩陣ⁿT_c；

S5、基于所述轉換矩陣ⁿT_c求得所述康復機械臂末端坐標系與所述標靶的轉換矩陣^bT_n，并轉動所述康復機械臂的基座端的單個關節(jié)基于步驟S3中原理獲取康復機械臂基座坐標系與所述相機坐標系之間的轉換矩陣⁰T_c；

S6、基于所述轉換矩陣ⁿT_c與所述轉換矩陣⁰T_c獲取得到所述康復機械臂末端與所述康復機械臂基座之間的轉換矩陣ⁿT₀，得到所述康復機械臂末端相對所述康復機械臂基座的位姿，完成所述康復機械臂的手眼標定。

2.如權利要求1所述的基于S-R-S結構的康復機械臂的單目視覺手眼標定方法，其特征在于，步驟S1中，所述運動學模型采用D-H模型構建，并選定所述康復機械臂基座坐標系{F₀}作為世界坐標系{ω}。

3.如權利要求2所述的基于S-R-S結構的康復機械臂的單目視覺手眼標定方法，其特征在于，所述步驟S3包括：

S31、采用張正友標定法獲取所述相機坐標系的內參矩陣M₁；

S32、對所述照片進行角點檢測，并從檢測得到的所有角點中選取四個端點p1、p2、p3、p4，計算p1、p2、p3、p4四個端點在所述照片中的像素坐標P_i(u_i,v_i)；

S33、基于所述標靶的物理長度獲得p1、p2、p3、p4四個端點在所述標靶坐標系中的坐標，并根據(jù)所述內參矩陣M₁利用解PNP方法分別獲得p1、p2、p3、p4四個端點在所述相機坐標系中的坐標P_c(x_c,y_c,z_c)。