[發(fā)明專利]一種機(jī)器人手眼標(biāo)定方法及存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911114059.2
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN110834333B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊躒;左方睿;李兵;劉一帆;許楠;李法設(shè)
• 申請（專利權(quán)）人: 中科新松有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J19/02
• 代理公司: 北京科石知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11595
• 代理人: 李艷霞

1.一種機(jī)器人手眼標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟：

設(shè)置機(jī)器人和深度相機(jī)，其中，機(jī)器人的末端通過法蘭連接有執(zhí)行器，執(zhí)行器上設(shè)置有標(biāo)定標(biāo)記；深度相機(jī)設(shè)置在支架上，其正對執(zhí)行器上設(shè)置的標(biāo)定標(biāo)記；機(jī)器人的始端底面處建立有機(jī)器人基坐標(biāo)系，機(jī)器人的末端建立有TCP坐標(biāo)系；

改變機(jī)器人的姿態(tài)，使機(jī)器人末端的標(biāo)定標(biāo)記在深度相機(jī)的視野內(nèi)；

獲取機(jī)器人末端TCP坐標(biāo)系在機(jī)器人基坐標(biāo)系中的位姿；

獲取深度相機(jī)的二維圖像及深度圖像，在二維圖像中定位標(biāo)定標(biāo)記的中心，并在深度圖像中獲取標(biāo)定標(biāo)記的中心在相機(jī)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；

再次改變機(jī)器人的姿態(tài)，獲取至少五組三維坐標(biāo)和位姿；

根據(jù)獲取的三維坐標(biāo)和位姿，確定標(biāo)定標(biāo)記的中心的三維坐標(biāo)從相機(jī)坐標(biāo)系到機(jī)器人基坐標(biāo)系的線性方程組，迭代求解，以確定相機(jī)坐標(biāo)系在機(jī)器人基坐標(biāo)系中的齊次變換矩陣，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人與深度相機(jī)的手眼關(guān)系標(biāo)定；

所述實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人與深度相機(jī)的手眼關(guān)系標(biāo)定的具體過程為：

根據(jù)等式構(gòu)建3n×15的線性方程組，其中，和均為3*3的矩陣，和P_C均為3維列向量，未知量和P_H共包含15個未知數(shù)或每組的未知量和P_H共包括15個相同的未知數(shù)；和均為相機(jī)坐標(biāo)系在機(jī)器人基坐標(biāo)系中的齊次變換矩陣中的元素矩陣，P_C表示標(biāo)定標(biāo)記的中心在相機(jī)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，和均為位姿中的元素矩陣，P_H表示標(biāo)定標(biāo)記的中心在機(jī)器人末端TCP坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

根據(jù)最小二乘法求得構(gòu)建的3n×15的線性方程組的初值

根據(jù)等式得到誤差項(xiàng)

對誤差項(xiàng)進(jìn)行一階近似，得到

式中，

[w]_×表示對向量w進(jìn)行轉(zhuǎn)反對稱矩陣操作，[P_C]_×表示對向量P_C進(jìn)行轉(zhuǎn)反對稱矩陣操作，δw表示向量w的梯度，表示向量的梯度，δP_H表示向量P_H的梯度；

對誤差項(xiàng)的一階近似f₀+δf進(jìn)行轉(zhuǎn)換，令f₀+δf＝f₀+Jy，通過循環(huán)迭代，得到所要求的手眼關(guān)系，其具體過程為：

S51、對y、和P_H進(jìn)行初始化，令

S52、判斷||y||＜10^-10是否成立，如果是，則進(jìn)入步驟S56，否則執(zhí)行步驟S53；

S53、令

得到J₁,…,J_n以及f₁,…,f_n；式中，I表示單位矩陣，i＝1,…,n；

S54、令f₀+Jy＝0，得到y(tǒng)＝-(J^TJ)^-1J^Tf₀，其中，

S55、通過得到更新后的δ_w,進(jìn)而得到更新后的P_H＝P_H+δP_H，返回至步驟S52繼續(xù)循環(huán)；

S56、為所要求得的手眼關(guān)系。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人手眼標(biāo)定方法，其特征在于，還包括以下步驟：

根據(jù)標(biāo)定的手眼關(guān)系，將深度相機(jī)中任意目標(biāo)點(diǎn)的位姿轉(zhuǎn)換到機(jī)器人基坐標(biāo)系下，以供機(jī)器人使用。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器人手眼標(biāo)定方法，其特征在于，所述在深度圖像中獲取標(biāo)定標(biāo)記的中心在相機(jī)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)的具體過程為：

分別獲取深度相機(jī)的二維圖像和深度圖像；

在二維圖像中定位標(biāo)定標(biāo)記的中心的像素坐標(biāo)；

根據(jù)像素坐標(biāo)得到標(biāo)定標(biāo)記的中心在相機(jī)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)的坐標(biāo)值。