一种机器人手眼标定方法及装置制造方法及图纸

本申请提供了一种机器人手眼标定方法及装置，应用于机器人手眼标定系统，机器人手眼标定系统中的机器人包含机械前臂，机械前臂上设置有第一旋转轴，且机械前臂上安装有第一相机，第一旋转轴上安装有第二相机，第二相机下放置有定位圆；其中，所述手眼标定方法通过第二相机采集定位圆图像拟合圆心，控制第一旋转轴的轴心对准拟合圆心，获取第一旋转轴的机械坐标，并控制第一旋转轴在预设空间范围内多次平移，获取第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像，进而确定预设运动模型中模型参数的值，完成机器人的手眼标定，本申请提供的方法适用但不限定于对贴补强机等机器人的手眼标定。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人手眼标定方法及装置
本专利技术涉及机器人标定
，尤其是一种机器人手眼标定方法及装置，适用 但不限定于对贴补强机等机器人的手眼标定。
技术介绍
随着人工智能技术的发展，机器人已经在多个行业中得到了广泛应用。其中，在工 业应用领域中，机器人具有视觉系统，利用视觉系统获取到的图像，机器人可以控制末端执 行器执行机械加工及安装等动作。简单来讲，视觉系统相当于人的眼睛，末端执行器相当于 人的手，通过手眼之间的配合完成预先设置的动作任务。 具体地，机器人利用手-眼系统执行任务时，视觉系统采集环境空间物体的位置 坐标，但该位置坐标是以视觉系统坐标系为基准的，需要将其向控制末端执行器移动的机 械手坐标系进行转换，同时，末端执行器的运动参数也需转换为视觉系统坐标系内的位置 坐标。 因此，为了保证机器人将空间物体准确移动到目标位置，需要确定出视觉系统坐 标系与机械手坐标系之间的转换关系，也即，需要对机器人的手眼进行标定。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种机器人手眼标定方法及装置，用以确定机器人视觉 系统坐标系与机械手坐标系之间的转换关系，进而保证机器人依据该空间转换关系将物体 移动至目标位置。 为实现上述专利技术目的，本专利技术提供的技术方案如下： -种机器人手眼标定方法，应用于机器人手眼标定系统，所述机器人手眼标定系 统中的机器人包含机械前臂，所述机械前臂上设置有第一旋转轴，可用于旋转末端执行器， 且所述机械前臂上安装有第一相机，所述第一旋转轴上安装有第二相机，所述第二相机下 放置有定位圆；该方法包括： 控制所述第一旋转轴多次旋转，并获取所述第二相机在每一次旋转后采集的定位 圆图像； 对所述第二相机采集的各个定位圆图像进行拟合，获取拟合圆心； 控制所述第一旋转轴的轴心图像坐标与所述拟合圆心的图像坐标重合； 获取平移后的第一旋转轴的机械坐标；所述机械坐标是在机械手坐标系下的坐 标； 控制所述第一旋转轴在预设空间范围内多次平移，并获取所述第一相机在每一次 平移后采集的定位圆图像； 依据所述第一旋转轴的机械坐标、所述第一旋转轴每一次平移的位移量，以及所 述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像的图像坐标，确定预设运动模型中模型参数 的值；其中，所述预设运动模型表征机器人第一相机坐标系与所述机械手坐标系的转换关 系。 上述机器人手眼标定方法，优选地，所述控制所述第一旋转轴的轴心图像坐标与 所述拟合圆心的图像坐标重合，包括： 控制所述第一旋转轴的轴心沿着所述机械手坐标系的X轴平移第一空间位移，同 时获取所述第二相机采集的定位圆的第一图像位移； 控制所述第一旋转轴的轴心沿着所述机械手坐标系的Y轴平移第二空间位移，同 时获取所述第二相机采集的定位圆的第二图像位移； 依据所述第一空间位移及所述第一图像位移，计算单位第一空间位移对应的第一 图像位移，并依据所述第二空间位移及所述第二图像位移，计算单位第二空间位移对应的 第二图像位移； 将所述定位圆的初始图像坐标与所述拟合圆心的图像坐标之差确定为第三图像 位移；其中，所述定位圆的初始图像坐标为，未控制所述第一旋转轴旋转前，所述定位圆的 图像坐标； 依据所述单位第一空间位移对应的第一图像位移、所述单位第二空间位移对应的 第二图像位移，以及所述第三图像位移，确定空间位移量； 控制所述第一旋转轴平移所述空间位移量，以使所述第一旋转轴的轴心图像坐标 与所述拟合圆心的图像坐标重合。 上述机器人手眼标定方法，优选地，所述依据所述第一旋转轴的机械坐标、所述第 一旋转轴每一次平移的位移量，以及所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像的图 像坐标，确定预设运动模型中模型参数的值，包括： 依据所述第一旋转轴的机械坐标，以及所述第一旋转轴每一次平移的位移量，确 定所述第一旋转轴每一次平移后的第一机械坐标； 获取所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像的第一图像坐标； 依据各个所述第一机械坐标以及各个所述第一图像坐标，确定预设运动模型中模 型参数的第一值。 上述机器人手眼标定方法，优选地，在所述依据所述第一旋转轴每一次平移后的 机械坐标，以及所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆圆心图像的图像坐标，确定预 设运动模型中模型参数的第一值之后，还包括： 依据所述模型参数的第一值对应的运动模型，确定多个预设定位圆图像坐标各自 对应的第一旋转轴的第二机械坐标；其中，所述多个预设定位圆图像坐标是第一相机成像 图像中的图像坐标； 控制所述第一旋转轴依次平移至各个所述第二机械坐标，并获取所述第一相机在 每一次平移后采集的定位圆图像的第二图像坐标； 依据各个所述第二机械坐标以及各个所述第二图像坐标，确定所述预设运动模型 中模型参数的第二值。 上述机器人手眼标定方法，优选地，所述预设运动模型中的模型参数包括： 机械前臂中第一运动臂的长度、机械前臂中第二运动臂的长度、第一相机与第一 旋转轴的距离、第一相机成像中心与第一旋转轴的轴心之间的连线与第二运动臂之间的夹 角、第一相机坐标系的X轴与第二运动臂之间的夹角、机械坐标系Y轴与第二运动臂之间的 夹角、第一运动臂与第二运动臂的第二旋转轴的轴心机械坐标、第一旋转轴的机械坐标、及 第一相机采集的定位圆的图像坐标。 本申请还提供了一种机器人手眼标定装置，应用于机器人手眼标定系统，所述机 器人手眼标定系统中的机器人包含机械前臂，所述机械前臂上设置有第一旋转轴，可用于 旋转末端执行器，且所述机械前臂上安装有第一相机，所述第一旋转轴上安装有第二相机， 所述第二相机下放置有定位圆；该装置包括： 第一旋转轴旋转单元，用于控制所述第一旋转轴多次旋转，并获取所述第二相机 在每一次旋转后采集的定位圆图像； 拟合圆心坐标确定单元，用于对所述第二相机采集的各个定位圆图像进行拟合， 获取拟合圆心； 第一旋转轴对准单元，用于控制所述第一旋转轴的轴心图像坐标与所述拟合圆心 的图像坐标重合； 机械坐标获取单元，用于获取平移后的第一旋转轴的机械坐标；所述机械坐标是 在机械手坐标系下的坐标； 定位圆图像采集单元，用于控制所述第一旋转轴在预设空间范围内多次平移，并 获取所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像； 运动模型参数确定单元，用于依据所述第一旋转轴的机械坐标、所述第一旋转轴 每一次平移的位移量，以及所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像的图像坐标， 确定预设运动模型中模型参数的值；其中，所述预设运动模型表征机器人第一相机坐标系 与所述机械手坐标系的转换关系。 上述机器人手眼标定装置，优选地，所述第一旋转轴对准单元包括： X轴平移控制子单元，用于控制所述第一旋转轴的轴心沿着所述机械手坐标系的 X轴平移第一空间位移，同时获取所述第二相机采集的定位圆的第一图像位移； Y轴平移控制子单元，用于控制所述第一旋转轴的轴心沿着所述机械手坐标系的 Y轴平移第二空间位移，同时获取所述第二相机采集的定位圆的第二图像位移； 单位位移确定子单元，用于依据所述第一空间位移及所述第一图像位移，计算单 位第一空间位移对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人手眼标定方法，其特征在于，应用于机器人手眼标定系统，所述机器人手眼标定系统中的机器人包含机械前臂，所述机械前臂上设置有第一旋转轴，可用于旋转末端执行器，且所述机械前臂上安装有第一相机，所述第一旋转轴上安装有第二相机，所述第二相机下放置有定位圆；该方法包括：控制所述第一旋转轴多次旋转，并获取所述第二相机在每一次旋转后采集的定位圆图像；对所述第二相机采集的各个定位圆图像进行拟合，获取拟合圆心；控制所述第一旋转轴的轴心图像坐标与所述拟合圆心的图像坐标重合；获取平移后的第一旋转轴的机械坐标；所述机械坐标是在机械手坐标系下的坐标；控制所述第一旋转轴在预设空间范围内多次平移，并获取所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像；依据所述第一旋转轴的机械坐标、所述第一旋转轴每一次平移的位移量，以及所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像的图像坐标，确定预设运动模型中模型参数的值；其中，所述预设运动模型表征机器人第一相机坐标系与所述机械手坐标系的转换关系。

【技术特征摘要】
1. 一种机器人手眼标定方法，其特征在于，应用于机器人手眼标定系统，所述机器人手 眼标定系统中的机器人包含机械前臂，所述机械前臂上设置有第一旋转轴，可用于旋转末 端执行器，且所述机械前臂上安装有第一相机，所述第一旋转轴上安装有第二相机，所述第 二相机下放置有定位圆；该方法包括： 控制所述第一旋转轴多次旋转，并获取所述第二相机在每一次旋转后采集的定位圆图 像； 对所述第二相机采集的各个定位圆图像进行拟合，获取拟合圆心； 控制所述第一旋转轴的轴心图像坐标与所述拟合圆心的图像坐标重合； 获取平移后的第一旋转轴的机械坐标；所述机械坐标是在机械手坐标系下的坐标； 控制所述第一旋转轴在预设空间范围内多次平移，并获取所述第一相机在每一次平移 后采集的定位圆图像； 依据所述第一旋转轴的机械坐标、所述第一旋转轴每一次平移的位移量，以及所述第 一相机在每一次平移后采集的定位圆图像的图像坐标，确定预设运动模型中模型参数的 值；其中，所述预设运动模型表征机器人第一相机坐标系与所述机械手坐标系的转换关系。2. 根据权利要求1所述的机器人手眼标定方法，其特征在于，所述控制所述第一旋转 轴的轴心图像坐标与所述拟合圆心的图像坐标重合，包括： 控制所述第一旋转轴的轴心沿着所述机械手坐标系的X轴平移第一空间位移，同时获 取所述第二相机采集的定位圆的第一图像位移； 控制所述第一旋转轴的轴心沿着所述机械手坐标系的Y轴平移第二空间位移，同时获 取所述第二相机采集的定位圆的第二图像位移； 依据所述第一空间位移及所述第一图像位移，计算单位第一空间位移对应的第一图像 位移，并依据所述第二空间位移及所述第二图像位移，计算单位第二空间位移对应的第二 图像位移； 将所述定位圆的初始图像坐标与所述拟合圆心的图像坐标之差确定为第三图像位移； 其中，所述定位圆的初始图像坐标为，未控制所述第一旋转轴旋转前，所述定位圆的图像坐 标； 依据所述单位第一空间位移对应的第一图像位移、所述单位第二空间位移对应的第二 图像位移，以及所述第三图像位移，确定空间位移量； 控制所述第一旋转轴平移所述空间位移量，以使所述第一旋转轴的轴心图像坐标与所 述拟合圆心的图像坐标重合。3. 根据权利要求1所述的机器人手眼标定方法，其特征在于，所述依据所述第一旋转 轴的机械坐标、所述第一旋转轴每一次平移的位移量，以及所述第一相机在每一次平移后 采集的定位圆图像的图像坐标，确定预设运动模型中模型参数的值，包括： 依据所述第一旋转轴的机械坐标，以及所述第一旋转轴每一次平移的位移量，确定所 述第一旋转轴每一次平移后的第一机械坐标； 获取所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像的第一图像坐标； 依据各个所述第一机械坐标以及各个所述第一图像坐标，确定预设运动模型中模型参 数的第一值。4. 根据权利要求3所述的机器人手眼标定方法，其特征在于，在所述依据所述第一旋 转轴每一次平移后的机械坐标，以及所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆圆心图像 的图像坐标，确定预设运动模型中模型参数的第一值之后，还包括： 依据所述模型参数的第一值对应的运动模型，确定多个预设定位圆图像坐标各自对应 的第一旋转轴的第二机械坐标；其中，所述多个预设定位圆图像坐标是第一相机成像图像 中的图像坐标； 控制所述第一旋转轴依次平移至各个所述第二机械坐标，并获取所述第一相机在每一 次平移后采集的定位圆图像的第二图像坐标； 依据各个所述第二机械坐标以及各个所述第二图像坐标，确定所述预设运动模型中模 型参数的第二值。5. 根据权利要求1所述的机器人手眼标定方法，其特征在于，所述预设运动模型中的 模型参数包括： 机械前臂中第一运动臂的长度、机械前臂中第二运动臂的长度、第一相机与第一旋转 轴的距离、第一相机成像中心与第一旋转轴的轴心之间的连线与第二运动臂之间的夹角、 第一相机坐标系的X轴与第二运动臂之间的夹角、机械坐标系Y轴与第二运动臂之间的夹 角、第一运动臂与第二运动臂的第二旋转轴的轴心机械坐标、第一旋转轴的机械坐标、及第 一相机采集的定位圆的图像坐标。6. -种机器人手眼标定装置，其特征在于，应用于机器人手眼标定系统，所述机器人手...

【专利技术属性】
技术研发人员：张坤，刘英，许德平，甘明辉，陈伯平，莫伟源，
申请(专利权)人：广东正业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44