[發明專利]遠程機器人的超聲探頭的標定方法、系統、裝置及介質

在審

• 申請號: 202211087293.2
• 申請日: 2022-09-07
• 公開（公告）號: CN115488884A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 吳凱;馮少雄;陳琦;皮宇帆
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 鄭宏謀

1.一種遠程機器人的超聲探頭的標定方法，其特征在于，包括以下步驟：

采集包含機器人和超聲探頭的三維點云數據；其中超聲探頭安裝在機械臂的末端；

按照預設方式調整機器人位姿，獲得m個位姿下的三維點云數據；

對三維點云數據進行分割處理，獲取m個位姿下的探頭點云數據；

對于每個位姿，根據探頭點云數據獲取超聲探頭中心點的第一坐標，獲取工具法蘭坐標系的原點在機器人基坐標系下的第二坐標；

根據第一坐標和第二坐標計算獲得超聲探頭中心點在機器人工具法蘭坐標系下的位置坐標，實現標定。

2.根據權利要求1所述的一種遠程機器人的超聲探頭的標定方法，其特征在于，所述按照預設方式調整機器人位姿，獲得m個位姿下的三維點云數據，包括：

控制機器人的末端關節旋轉預設角度，獲取該角度位姿下對應的三維點云數據；

控制末端關節旋轉m次后，獲得m個位姿下的三維點云數據；

其中，m次旋轉的角度之和大于或等于360°。

3.根據權利要求1所述的一種遠程機器人的超聲探頭的標定方法，其特征在于，所述根據探頭點云數據獲取超聲探頭中心點的第一坐標，包括：

將m個探頭點云數據進行拼接，獲得完整的超聲探頭點云模型；

對超聲探頭點云模型的幾何形狀進行處理，獲取超聲探頭中心點在所述超聲探頭點云模型中的坐標點P₀(X₀,Y₀,Z₀)；

將完整的超聲探頭點云與m個位姿下的三維點云數據進行匹配，獲得坐標點P₀在m個三維點云數據中的對應點P_i(X_i,Y_i,Z_i)，i＝1,…,m。

4.根據權利要求1所述的一種遠程機器人的超聲探頭的標定方法，其特征在于，所述三維點云數據通過傳感器采集獲得；

設傳感器坐標系為O_s-X_sY_sZ_s，機器人基坐標系為O_b-X_bY_bZ_b，機器人的工具法蘭坐標系為O_f-X_fY_fZ_f；^SP表示超聲探頭中心點在傳感器坐標系下的坐標向量；^FP為超聲探頭中心點在機器人工具法蘭坐標系下的坐標向量，^BP表示超聲探頭中心點在機器人基坐標系下的坐標向量；^BP_SORG表示傳感器坐標系原點在機器人基坐標系下的位置向量，^FP_BORG表示機器人基坐標系原點在機器人工具法蘭坐標系下的位置向量；

其中，^SP、^FP、^BP、^BP_SORG、^FP_BORG為3×1的向量，傳感器坐標系與機器人基坐標系之間的旋轉矩陣為工具法蘭坐標系與機器人基坐標系之間的旋轉矩陣為和為3×3的矩陣。

5.根據權利要求4所述的一種遠程機器人的超聲探頭的標定方法，其特征在于，對于第i個位姿，通過以下公式計算超聲探頭中心點在機器人工具法蘭坐標系下的坐標向量：

6.根據權利要求1所述的一種遠程機器人的超聲探頭的標定方法，其特征在于，所述根據第一坐標和第二坐標計算獲得超聲探頭中心點在機器人工具法蘭坐標系下的位置坐標，實現標定，包括：

將m個姿態下獲得的超聲探頭中心點在機器人工具法蘭坐標系下的坐標向量^FP取平均數，作為最終的標定結果。