一种机器人空间注册方法和装置制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种机器人空间注册的方法和装置，该方法和装置首先通过传感器识别物体上至少三个非共线的标记点建立物体坐标系和传感器坐标系之间的转换关系，并通过传感器识别机械臂末端上至少三个非共线的标记点建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的初始转换关系，从而完成物体和机器人之间的初始空间注册；通过完成初始空间注册得到机器人和物体之间的相对位置关系后，机器人在和物体不发生碰触的情况下，可以通过自动移动得到用于建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间最终转换关系的至少三个非共线的空间参考点，得到机械臂坐标系和传感器坐标系的最终转换关系，进而得到物体坐标系和机械臂坐标系之间的最终转换关系。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人空间注册方法和装置
本专利技术实施例涉及人工智能领域，尤其涉及一种机器人空间注册方法和装置。
技术介绍
近几年来，机器人技术及其应用得到了快速发展，其中，机器人的空间注册技术，即建立机器人和物体之间坐标系转换关系的技术，作为机器人完成工作任务的前端步骤，在机器人技术的发展过程中起着十分重要的作用。已有的机器人空间注册方法为：将物体置于传感器的识别范围内，通过传感器采集物体上的标记点(其可以是物体自身表面上能够被传感器识别到的点作为标记点，也可以是在物体表面上设置的能够被传感器识别到的点作为标记点)，建立物体坐标系和传感器坐标系之间的转换关系；同样，在机器人的机械臂末端上设置一个可被传感器识别的标记点，并将机械臂末端置于传感器的识别范围内，通过移动机械臂末端的位置来建立机械臂坐标系(或称为机器人坐标系)和传感器坐标系之间的转换关系；基于以上两个转换关系，就可以运用传感器坐标系作为中间转换介质，建立机械臂坐标系和物体坐标系之间的转换关系，进而完成机器人的空间注册。但是在实现上述空间注册的过程中，尤其是机械臂末端的移动过程中，往往需要人工控制多次移动机器人的机械臂，使得机器人空间注册的过程变得繁琐。
技术实现思路
本申请实施例解决的技术问题之一在于提供一种机器人的空间注册方法和装置，该方法和装置在降低了机器人空间注册过程复杂度的同时，提高了机器人空间注册的精度。一方面，本专利技术实施例提供了一种机器人空间注册的方法，包括根据传感器识别到的机械臂末端上的至少三个非共线的标记点在机械臂坐标系中的坐标和在传感器坐标系中的坐标，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的初始转换关系；根据机械臂坐标系和传感器坐标系之间的初始转换关系，以及物体坐标系和传感器坐标系之间的转换关系，建立机械臂坐标系和物体坐标系之间的初始转换关系；根据机械臂坐标系和传感器坐标系之间的初始转换关系及机械臂坐标系和物体坐标系之间的初始转换关系，得到机械臂末端上的一个标记点能够被传感器识别到的可移动识别范围；根据所述机械臂末端上的一个标记点在可移动识别范围内的移动，得到用于建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系的至少三个非共线的空间参考点；根据所述至少三个非共线的空间参考点在机械臂坐标系中的坐标和在传感器坐标系中的坐标，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系；根据机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系，以及物体坐标系和传感器坐标系之间的转换关系，建立机械臂坐标系和物体坐标系之间的最终转换关系。可选地，根据所述机械臂末端上的一个标记点在可移动识别范围内的移动，得到用于建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系的至少三个非共线的空间参考点的步骤包括：将可移动识别范围内分别与物体上每个标记点的距离最小的点记录到待选点集中，从待选点集中选取至少三个非共线的点，控制所述机械臂末端上的一个标记点分别移动到所述至少三个非共线的点的位置，得到至少三个非共线的空间参考点。可选地，根据所述机械臂末端上的一个标记点在可移动识别范围内的移动，得到用于建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系的至少三个非共线的空间参考点的步骤包括：确定物体上与传感器之间的最近点，并将可移动识别范围内与所述最近点之间距离最小的点记录到待选点集中；将可移动识别范围内分别与物体上每个标记点之间的距离最小的点记录到待选点集中；从待选点集中选取四个非共面的点，控制所述机械臂末端上的一个标记点分别移动到所述四个非共面的点的位置，得到四个非共面的空间参考点。可选地，根据所述至少三个非共线的空间参考点在机械臂坐标系中的坐标和在传感器坐标系中的坐标，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系的步骤为：以所述四个非共面的空间参考点中的一个点为原点，并以所述原点与其他三个空间参考点的连线为坐标轴，建立仿射坐标系；根据所述空间参考点在传感器坐标系中的坐标和仿射坐标系，建立传感器坐标系与仿射坐标系之间的第一空间关系；根据所述空间参考点在机械臂坐标系中的坐标和仿射坐标系，建立机械臂坐标系与仿射坐标系之间的第二空间关系；根据所述第一空间关系和所述第二空间关系，确定机械臂坐标系和传感器坐标系的最终转换关系。可选地，所述确定物体上与传感器之间的最近点的步骤为：根据物体坐标系和传感器坐标系之间的转换关系，得到从物体上各个点到传感器坐标系原点的距离；选择物体上与传感器坐标系原点的距离最小的点作为物体上与传感器之间的最近点。可选地，所述得到机械臂末端上的一个标记点能够被传感器识别到的可移动识别范围的步骤中还包括：设置机械臂末端上的至少三个非共线的标记点中，每个标记点与其他标记点之间的距离之和最大的标记点为所述机械臂末端上的一个标记点。可选地，当所述机械臂末端上设置三个非共线的标记点时，所述三个非共线的标记点之间的连线组成的图形为非等腰直角三角形。另一方面，本申请实施例还提供了一种机器人空间注册的装置，包括：机械臂初始转换关系建立模块，用于根据传感器识别到的机械臂末端上的至少三个非共线的标记点在机械臂坐标系中的坐标和在传感器坐标系中的坐标，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的初始转换关系；物体初始转换关系建立模块，用于根据机械臂坐标系和传感器坐标系之间的初始转换关系，以及物体坐标系和传感器坐标系之间的转换关系，建立机械臂坐标系和物体坐标系之间的初始转换关系；可移动识别范围获取模块，用于根据机械臂坐标系和传感器坐标系之间的初始转换关系及机械臂坐标系和物体坐标系之间的初始转换关系，得到机械臂末端上的一个标记点能够被传感器识别到的可移动识别范围；空间参考点获取模块，用于根据所述机械臂末端上的一个标记点在可移动识别范围内的移动，得到用于建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系的至少三个非共线的空间参考点；机械臂最终转换关系建立模块，用于根据所述至少三个非共线的空间参考点在机械臂坐标系中的坐标和在传感器坐标系中的坐标，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系；物体最终转换关系建立模块，用于根据机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系，以及物体坐标系和传感器坐标系之间的转换关系，建立机械臂坐标系和物体坐标系之间的最终转换关系。可选地，所述空间参考点获取模块具体用于：将可移动识别范围内分别与物体上每个标记点的距离最小的点记录到待选点集中，从待选点集中选取至少三个非共线的点，控制所述机械臂末端上的一个标记点分别移动到所述至少三个非共线的点的位置，得到至少三个非共线的空间参考点。可选地，所述空间参考点获取模块还可具体用于确定物体上与传感器之间的最近点，并将可移动识别范围内与所述最近点之间距离最小的点记录到待选点集中；将可移动识别范围内分别与物体上每个标记点之间的距离最小的点记录到待选点集中；从待选点集中选取四个非共面的点，控制所述机械臂末端上的一个标记点分别移动到所述四个非共面的点的位置，得到四个非共面的空间参考点。由以上技术方案可见，本申请实施例提供的一种机器人空间注册方法和装置，首先根据机械臂末端上设置的标记点在机械臂坐标系中的坐标和在传感器坐标系中的坐标，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的初始转换关系，以使机器人得到传感器的识别范围；将该初始转换关系结合物体坐标系和传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人空间注册的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据传感器识别到的机械臂末端上的至少三个非共线的标记点在机械臂坐标系中的坐标和在传感器坐标系中的坐标，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的初始转换关系；根据机械臂坐标系和传感器坐标系之间的初始转换关系，以及物体坐标系和传感器坐标系之间的转换关系，建立机械臂坐标系和物体坐标系之间的初始转换关系；根据机械臂坐标系和传感器坐标系之间的初始转换关系及机械臂坐标系和物体坐标系之间的初始转换关系，得到机械臂末端上的一个标记点能够被传感器识别到的可移动识别范围；根据所述机械臂末端上的一个标记点在可移动识别范围内的移动，得到用于建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系的至少三个非共线的空间参考点；根据所述至少三个非共线的空间参考点在机械臂坐标系中的坐标和在传感器坐标系中的坐标，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系；根据机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系，以及物体坐标系和传感器坐标系之间的转换关系，建立机械臂坐标系和物体坐标系之间的最终转换关系。

【技术特征摘要】
1.一种机器人空间注册的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据传感器识别到的机械臂末端上的至少三个非共线的标记点在机械臂坐标系中的坐标和在传感器坐标系中的坐标，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的初始转换关系；根据机械臂坐标系和传感器坐标系之间的初始转换关系，以及物体坐标系和传感器坐标系之间的转换关系，建立机械臂坐标系和物体坐标系之间的初始转换关系；根据机械臂坐标系和传感器坐标系之间的初始转换关系及机械臂坐标系和物体坐标系之间的初始转换关系，得到机械臂末端上的一个标记点能够被传感器识别到的可移动识别范围；根据所述机械臂末端上的一个标记点在可移动识别范围内的移动，得到用于建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系的至少三个非共线的空间参考点；根据所述至少三个非共线的空间参考点在机械臂坐标系中的坐标和在传感器坐标系中的坐标，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系；根据机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系，以及物体坐标系和传感器坐标系之间的转换关系，建立机械臂坐标系和物体坐标系之间的最终转换关系。2.根据权利要求1所述的机器人空间注册的方法，其特征在于，根据所述机械臂末端上的一个标记点在可移动识别范围内的移动，得到用于建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系的至少三个非共线的空间参考点的步骤包括：将可移动识别范围内分别与物体上每个标记点的距离最小的点记录到待选点集中，从待选点集中选取至少三个非共线的点，控制所述机械臂末端上的一个标记点分别移动到所述至少三个非共线的点的位置，得到至少三个非共线的空间参考点。3.根据权利要求1所述的机器人空间注册的方法，其特征在于，根据所述机械臂末端上的一个标记点在可移动识别范围内的移动，得到用于建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系的至少三个非共线的空间参考点的步骤包括：确定物体上与传感器之间的最近点，并将可移动识别范围内与所述最近点之间距离最小的点记录到待选点集中；将可移动识别范围内分别与物体上每个标记点之间的距离最小的点记录到待选点集中；从待选点集中选取四个非共面的点，控制所述机械臂末端上的一个标记点分别移动到所述四个非共面的点的位置，得到四个非共面的空间参考点。4.根据权利要求3所述的机器人空间注册的方法，其特征在于，根据所述至少三个非共线的空间参考点在机械臂坐标系中的坐标和在传感器坐标系中的坐标，建立机械臂坐标系和传感器坐标系之间的最终转换关系的步骤为：以所述四个非共面的空间参考点中的一个点为原点，并以所述原点与其他三个空间参考点的连线为坐标轴，建立仿射坐标系；根据所述空间参考点在传感器坐标系中的坐标和仿射坐标系，建立传感器坐标系与仿射坐标系之间的第一空间关系；根据所述空间参考点在机械臂坐标系中的坐标和仿射坐标系，建立机械臂坐标系与仿射坐标系之间的第二空间关系；根据所述第一空间关系和所述第二空间关系，确定机械臂坐标系和传感器坐标系的最终转换关系。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫明波，刘达，
申请(专利权)人：北京柏惠维康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11