[發(fā)明專利]一種基于雙目視覺的機器人TCP校準方法及裝置

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210983766.0
• 申請日: 2022-08-17
• 公開（公告）號: CN115284290A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張濤;王振文;張文昌;孫露萍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京神州星航科技有限公司;北京機科國創(chuàng)輕量化科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于雙目視覺的機器人TCP校準方法及裝置，其特征在于，包括：

雙目視覺相機置于機器人末端執(zhí)行器前端，將一個特征貼貼在機器人末端執(zhí)行器端面，機器人平移多個第一位置，視覺系統(tǒng)分別識別檢測特征貼在多個第一位置的多個第一視覺坐標(biāo)，計算并實現(xiàn)雙目視覺坐標(biāo)系與機器人坐標(biāo)系的標(biāo)定；

將多個特征貼貼在機器人末端執(zhí)行器端面，雙目視覺系統(tǒng)識別檢測多個特征貼的多個坐標(biāo)，通過多個特征貼的多個坐標(biāo)擬合計算得到機器人末端執(zhí)行器端面的平面法向量，實現(xiàn)機器人工具TCP的方向校準；

將一個特征貼貼在機器人末端執(zhí)行器端面，機器人工具TCP沿TCP坐標(biāo)系Z軸自轉(zhuǎn)多個第二位置，雙目視覺系統(tǒng)識別檢測多個第二特征貼多個第二位置下的多個第二視覺坐標(biāo)，通過多個第二視覺坐標(biāo)擬合得到旋轉(zhuǎn)中心，實現(xiàn)機器人TCP的位置校準。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人TCP校準方法，其特征在于，首先進行雙目視覺坐標(biāo)系與機器人坐標(biāo)系標(biāo)定，包括：

雙目視覺相機固定放置于機器人末端執(zhí)行器前端，將一個圓形特征貼貼于機器人末端執(zhí)行器上，機器人分別沿x，y，z三個方向平移多個第一位置，雙目視覺系統(tǒng)檢測特征貼在多個位置下的多個第一視覺坐標(biāo)；

根據(jù)機器人多個第一位置下的多個機器人坐標(biāo)，以及上述多個第一視覺坐標(biāo)，通過最小二乘法擬合計算視覺系統(tǒng)與機器人坐標(biāo)之間的位移及旋轉(zhuǎn)關(guān)系，完成雙目視覺坐標(biāo)系與機器人坐標(biāo)系之間的位置關(guān)系標(biāo)定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人TCP校準方法，其特征在于，通過雙目視覺系統(tǒng)進行機器人工具TCP方向的校準，包括：

將多個圓形特征貼貼于機器人末端執(zhí)行器端面，機器人運行至末端執(zhí)行器端面正對于雙目視覺系統(tǒng)的第二位置，雙目視覺系統(tǒng)識別機器人工具端面多個特征貼的多個第二空間坐標(biāo)，通過最小二乘法擬合出多個第二空間坐標(biāo)的平面方程：

Ax+By+Cz+D=0

所擬合出的平面的法向量即為機器人工具TCP的Z軸方向，根據(jù)TCP方向校準結(jié)果，重新設(shè)置機器人工具TCP。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人TCP校準方法，其特征在于，通過雙目視覺系統(tǒng)進行機器人工具TCP位置校準，包括：

將一個圓形特征貼貼于機器人末端執(zhí)行器上，控制機器人末端工具沿工具坐標(biāo)系Z軸自轉(zhuǎn)多個第三位置，雙目視覺系統(tǒng)識別定位特征貼在多個第三位置下的多個第三視覺坐標(biāo)，并根據(jù)上述視覺系統(tǒng)與機器人系統(tǒng)的標(biāo)定結(jié)果轉(zhuǎn)化為多個第三機器人坐標(biāo)系坐標(biāo)。

5.根據(jù)特征貼的多個第三機器人坐標(biāo)系坐標(biāo)，通過最小二乘法擬合計算上述多個第三機器人坐標(biāo)系坐標(biāo)的圓心坐標(biāo)，該圓心坐標(biāo)即為機器人工具TCP的位置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的機器人TCP校準方法，其特征在于，通過所述的雙目視覺系統(tǒng)完成機器人TCP的校準，包括：

第一獲取步驟，一個特征貼貼于機器人末端執(zhí)行器端面，機器人平移多個第一位置，獲取機器人末端執(zhí)行器上特征貼在多個第一位置下的多個第一視覺坐標(biāo)；

第一確定步驟，根據(jù)上述機器人的多個第一位置和上述多個第一視覺坐標(biāo)，通過最小二乘法擬合計算確定雙目視覺系統(tǒng)與機器人系統(tǒng)之間的位置關(guān)系；

第二獲取步驟，多個特征貼貼于機器人末端執(zhí)行器端面，機器人運行至末端執(zhí)行器端面正對于雙目視覺系統(tǒng)位置，雙目視覺系統(tǒng)獲取上述多個特征貼的多個第二視覺坐標(biāo)，并轉(zhuǎn)化為機器人坐標(biāo)系下的多個第二坐標(biāo)；

第二確定步驟，根據(jù)上述多個特征貼在機器人坐標(biāo)系下的多個第二坐標(biāo)，通過最小二乘法擬合計算得到多個第二坐標(biāo)的空間平面；

第二設(shè)置步驟，根據(jù)上述空間平面的法向量，重設(shè)機器人TCP的方向；

第三獲取步驟，一個特征貼貼于機器人末端執(zhí)行器端面，控制機器人沿TCP的Z向自轉(zhuǎn)多個第三位置，雙目視覺系統(tǒng)獲取多個第三位置下特征貼的多個第三視覺坐標(biāo)，并轉(zhuǎn)化為機器人坐標(biāo)系下的多個第三坐標(biāo)；

第三確定步驟，根據(jù)上述多個第三坐標(biāo)擬合計算上述多個第三坐標(biāo)的圓心坐標(biāo)；

第三設(shè)置步驟，根據(jù)上述圓心坐標(biāo)，重設(shè)機器人TCP，機器人TCP校準完成。