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

有效

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

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N機(jī)器人手眼標(biāo)定方法及存儲(chǔ)介質(zhì)，方法包括：設(shè)置機(jī)器人和深度相機(jī)，機(jī)器人的末端連接有執(zhí)行器，執(zhí)行器上設(shè)置標(biāo)定標(biāo)記；深度相機(jī)正對(duì)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機(jī)器人基坐標(biāo)系，機(jī)器人的末端建立TCP坐標(biāo)系；改變機(jī)器人的姿態(tài)，使標(biāo)定標(biāo)記在深度相機(jī)的視野內(nèi)；獲取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該中心在相機(jī)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；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，確定該中心的三維坐標(biāo)從相機(jī)坐標(biāo)系到機(jī)器人基坐標(biāo)系的線(xiàn)性方程組，迭代求解，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人與深度相機(jī)的手眼關(guān)系標(biāo)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)屬于機(jī)器人標(biāo)定領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)器人手眼標(biāo)定方法及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

隨著智能制造的深入推進(jìn)，機(jī)器人作為其中的重要一環(huán)，為其賦予感知智能勢(shì)在必行。視覺(jué)作為獲取環(huán)境信息的主要途徑之一，引導(dǎo)機(jī)器人感知定位效果顯著。視覺(jué)引導(dǎo)的首要問(wèn)題就是要解決坐標(biāo)系問(wèn)題，即手眼標(biāo)定，具體就是標(biāo)定機(jī)器人坐標(biāo)系與相機(jī)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系。

傳統(tǒng)的手眼標(biāo)定方法通過(guò)深度相機(jī)測(cè)量機(jī)器人多組不同姿態(tài)下標(biāo)記的位姿，根據(jù)對(duì)應(yīng)時(shí)刻機(jī)器人末端位姿和標(biāo)記在相機(jī)坐標(biāo)系下的位姿，建立位姿變換等式方程組進(jìn)行求解計(jì)算。其中，如何準(zhǔn)確測(cè)量標(biāo)記位姿中的朝向十分困難，一般通過(guò)平面標(biāo)定板中的多個(gè)角點(diǎn)建立約束來(lái)計(jì)算標(biāo)記位姿，標(biāo)定過(guò)程非常繁瑣。

目前，還有的手眼標(biāo)定方法先通過(guò)將機(jī)器人末端平移至不同位置，3D深度相機(jī)擬合測(cè)量標(biāo)記球的位置；再在末端空間位置不變的情況下旋轉(zhuǎn)機(jī)器人姿態(tài)，3D深度相機(jī)測(cè)量標(biāo)記球的位置，通過(guò)兩次計(jì)算得到3D深度相機(jī)到機(jī)器人坐標(biāo)系的變換關(guān)系。雖然這種手眼標(biāo)定方法能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化標(biāo)定，但是其不僅引入了標(biāo)記球擬合誤差，而且在變姿態(tài)下機(jī)器人末端的同一位置無(wú)法準(zhǔn)確保證，標(biāo)定過(guò)程較慢。

發(fā)明內(nèi)容

為至少在一定程度上克服相關(guān)技術(shù)中存在的問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N機(jī)器人手眼標(biāo)定方法及存儲(chǔ)介質(zhì)。

根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N機(jī)器人手眼標(biāo)定方法，其包括以下步驟：

設(shè)置機(jī)器人和深度相機(jī)，其中，機(jī)器人的末端通過(guò)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(duì)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(xiàn)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(duì)機(jī)器人與深度相機(jī)的手眼關(guān)系標(biāo)定。

上述機(jī)器人手眼標(biāo)定方法還包括以下步驟：

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。

上述機(jī)器人手眼標(biāo)定方法中，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(guò)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。

進(jìn)一步地，所述根據(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)值的具體過(guò)程為：