[發明專利]一種工業機器人自動手眼標定方法

有效

• 申請號: 201910971948.4
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110695996B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 李福東;姜定;楊月全
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J19/02
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 董旭東;陳棟智

本發明公開了一種工業機器人自動手眼標定方法，包括：將標定板放置在目標工作區域內，并調整相機，使之位于標定板的正上方處；根據相機與末端工具坐標系之間的設計進行粗略標定，獲取相機與末端工具坐標系之間的位姿關系；以標定板坐標系原點為球心，按照球體坐標系參數進行相機位姿規劃并將其轉化為笛卡爾坐標系下的位姿；通過使用粗略的相機與末端工具坐標系之間的位姿關系將轉化后標定板坐標系下的相機位姿轉換為對應的機器人位姿；通過相機獲取當前位姿并記錄，判斷當前位姿是否為最后的標定位姿，本發明節省大量的手眼標定工作量和時間，減小了手眼標定對技術人員的專業水平要求，提高了工業機器人的手眼標定穩定性。

技術領域

本發明涉及一種工業機器人，特別涉及一種工業機器人自動手眼標定方法。

背景技術

隨著視覺系統在工業機器人領域應用越來越深入，實時對工件進行三維定位在一些工業應用場合變得越來越重要，比如大型設備組裝、自動物流存儲等場合[1,2]。工廠中大量的現場操作人員并沒有相關的視覺系統知識，而機器人視覺的手眼標定作為實現視覺引導機器人操作的基礎[3,4]，一次正常的機器人手眼標定一般需要30組以上的標定圖片和機器人位姿數據，往往需要花費大量的時間來完成。機器人視覺系統隨著機器人的成千上萬次高速抓取運動，螺絲的松動，鏡頭的間隙甚至抓取過程中的撞擊都會使機器人與視覺系統之間產生一些誤差，需要再次對機器人和視覺系統進行手眼標定，以消除各種誤差。

[1]張鐵.面向機器人砂帶打磨的加權手眼標定算法[J].機械工程學報,2018,28(12):42-46；

[2]Deniz C,Cakir M.A solution to the hand-eye calibration in themanner of the absolute orientation problem[J].Industrial Robot,2017,45(1):64-77；

[3]程玉立.面向工業應用的機器人手眼標定與物體定位[D].浙江大學,2016；

[4]李巍,呂乃光,董明利,等.基于對偶四元數的機器人方位與手眼關系同時標定方法[J].機器人,2018,40(03):47-54。

發明內容

本發明的目的是提供一種工業機器人自動手眼標定方法，使機器人的手眼標定時間由3-5小時，縮短為10分鐘以內，且僅需要一次初始化，之后采集標定過程完全自動化實現。

本發明的目的是這樣實現的：一種工業機器人自動手眼標定方法，包括手動初始化和自動手眼標定兩個階段：

手動初始化階段：

步驟S1：將標定板放置在目標工作區域內，并調整相機，使之位于標定板的正上方處；

步驟S2：根據相機與末端工具坐標系之間的設計與安裝尺寸或者采樣3-5幅標定圖片和對應的機器人位姿進行粗略標定，獲取相機與末端工具坐標系之間的位姿關系：^T0H_C0；

自動手眼標定階段：

步驟S3：以標定板坐標系原點為球心，按照球體坐標系參數進行相機位姿規劃并將其轉化為笛卡爾坐標系下的位姿；

步驟S4：通過使用粗略的相機與末端工具坐標系之間的位姿關系^T0H_C0將轉化后標定板坐標系下的相機位姿轉換為對應的機器人位姿；

步驟S5：通過相機獲取當前位姿并記錄，判斷當前位姿是否為最后的標定位姿，如果最后的位姿，則對所有已采集圖片和位姿進行手眼標定，否則繼續采集圖片和位姿。

作為本發明的進一步限定，步驟S3具體為：