[發(fā)明專利]一種無需機(jī)器人運(yùn)動的手眼標(biāo)定方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110556216.6
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113276115A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李瀧杲;黃翔;周蒯;李根;孔盛杰;王德重;季銳;樓佩煌;錢曉明
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué);南京航空航天大學(xué)蘇州研究院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 蘇州國卓知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32331
• 代理人: 康進(jìn)廣

1.一種無需機(jī)器人運(yùn)動的手眼標(biāo)定方法及裝置，所述手眼標(biāo)定裝置包括正方形平面光源、玻璃棋盤格標(biāo)定板和設(shè)置有激光跟蹤儀靶球座的標(biāo)定板固定裝置，所述玻璃棋盤格標(biāo)定板和所述定板固定裝置固定連接，以上結(jié)構(gòu)依次安裝在所述正方形平面光源的上表面，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟一：對手眼標(biāo)定裝置進(jìn)行拍攝，獲得手眼標(biāo)定裝置圖像，確定相機(jī)與手眼標(biāo)定裝置的位置轉(zhuǎn)換關(guān)系；

步驟二：使用激光跟蹤儀對手眼標(biāo)定裝置進(jìn)行測量，獲得手眼標(biāo)定裝置上基準(zhǔn)點(diǎn)三維坐標(biāo)，確定激光跟蹤儀與手眼標(biāo)定裝置的位置轉(zhuǎn)換關(guān)系；

步驟三：使用激光跟蹤儀對機(jī)器人末端進(jìn)行測量，獲得機(jī)器人末端上基準(zhǔn)點(diǎn)三維坐標(biāo)，確定激光跟蹤儀與機(jī)器人末端的位置轉(zhuǎn)換關(guān)系；

步驟四：根據(jù)相機(jī)與手眼標(biāo)定裝置的位置轉(zhuǎn)換關(guān)系、激光跟蹤儀與手眼標(biāo)定裝置的位置轉(zhuǎn)換關(guān)系和激光跟蹤儀與機(jī)器人末端的位置轉(zhuǎn)換關(guān)系，得到相機(jī)與機(jī)器人末端的位置轉(zhuǎn)換關(guān)系，即機(jī)器人的手眼關(guān)系。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無需機(jī)器人運(yùn)動的手眼標(biāo)定方法及裝置，其特征在于，開啟所述正方形平面光源，將所述手眼標(biāo)定裝置放置于相機(jī)視場范圍內(nèi)合適位置，固定手眼標(biāo)定裝置，使用相機(jī)對手眼標(biāo)定裝置進(jìn)行拍攝，獲得手眼標(biāo)定裝置圖像。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無需機(jī)器人運(yùn)動的手眼標(biāo)定方法及裝置，其特征在于，所述檢測手眼標(biāo)定裝置圖像上的棋盤格角點(diǎn)，獲取全部棋盤格角點(diǎn)的二維像素坐標(biāo)μ_i：

其中i為棋盤格角點(diǎn)數(shù)量，根據(jù)所述標(biāo)定板的實(shí)際尺寸，確定所述角點(diǎn)的空間三維坐標(biāo)P_i

輸入預(yù)先獲得的相機(jī)的內(nèi)參矩陣M和畸變矩陣D：

D＝[k₁ k₂ p₁ p₂]

利用PnP算法計(jì)算相機(jī)與手眼標(biāo)定裝置的位置轉(zhuǎn)換關(guān)系H_co，表示相機(jī)在手眼標(biāo)定裝置坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無需機(jī)器人運(yùn)動的手眼標(biāo)定方法及裝置，其特征在于，所述步驟二中將激光跟蹤儀的靶球與靶球座安裝于所述標(biāo)定板固定裝置上，即基準(zhǔn)點(diǎn)，使用激光跟蹤儀測量所述基準(zhǔn)點(diǎn)，獲得所述基準(zhǔn)點(diǎn)在激光跟蹤儀測量坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)O_j：

O_j＝[X_j,Y_j,Z_j]^T

其中j為基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無需機(jī)器人運(yùn)動的手眼標(biāo)定方法及裝置，其特征在于，根據(jù)所述手眼標(biāo)定裝置上激光跟蹤儀靶球座的實(shí)際位置，確定所述基準(zhǔn)點(diǎn)的理論空間三維坐標(biāo)Q_j

Q_j＝[X_j,Y_j,Z_j]^T

根據(jù)所述測量坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)和所述理論空間三維坐標(biāo)，利用SVD算法計(jì)算激光跟蹤儀與手眼標(biāo)定裝置的位置轉(zhuǎn)換關(guān)系H_ol，表示手眼標(biāo)定裝置在激光跟蹤儀坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無需機(jī)器人運(yùn)動的手眼標(biāo)定方法及裝置，其特征在于，所述步驟三中將激光跟蹤儀的靶球與靶球座安裝于機(jī)器人末端上，即基準(zhǔn)點(diǎn)，使用激光跟蹤儀測量所述基準(zhǔn)點(diǎn)，獲得所述基準(zhǔn)點(diǎn)在激光跟蹤儀測量坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)O_k

O_k＝[X_k,Y_k,Z_k]^T

其中k為基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量。