机器人的手眼标定方法、系统、电子设备和存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种机器人的手眼标定方法、系统、电子设备和存储介质，所述手眼标定方法包括：预设所述末端工具的末端点在法兰的法兰坐标系下的初始位置数据；分别获取第一数据集合；根据初始位置数据和第一数据集合获取基座坐标系到第二靶球坐标系的目标姿态矩阵；分别获取第二数据集合；根据初始位置数据、目标姿态矩阵和第二数据集合获取基座坐标系到第二靶球坐标系的第一目标位置矩阵，以及末端工具的末端点在法兰的法兰坐标系下的第二目标位置矩阵。本发明专利技术通过靶球的设定，使得标定过程简单，易操作，降低了对操作者的技术要求；降低了测量误差，提高了标定精度，还增大了机械臂的空间活动范围。

Hand eye calibration method, system, electronic equipment and storage medium of robot

【技术实现步骤摘要】
机器人的手眼标定方法、系统、电子设备和存储介质
本专利技术涉及机器人视觉标定
，特别涉及一种机器人的手眼标定方法、系统、电子设备和存储介质。
技术介绍
随着机器人在各个行业的广泛运用，业界对机器人运动时在空间上的重复定位精度和绝对定位精度有严格的要求，现今机器人的重复定位精度比较高，而绝对定位精度却很低。机器人的绝对定位精度由两方面决定：一是机器人工具坐标系的标定，工具坐标系的标定是安装的工具末端坐标系相对于工业机器人连杆端部坐标系的位置和姿态参数的辨识过程。二是机器人在目标空间位置的定位精度，机器人的定位过程，一般涉及到空间位置矩阵的转换，即需要在目标空间位置和机器人空间位置之间建立空间矩阵，建立空间矩阵后，机器人通过移动到达有空间矩阵确定的目标所在位置，从而完成后续的工作。而现有绝对定位过程中，需要手动测量约束装置中心点与测量装置的距离，引入人为测量误差，而且增加标定的操作步骤；同时对测量工具要求较高，而工具本身的加工装配带来的误差将影响标定结果，而且对使用环境及操作者的专业水平要求较高，计算复杂。
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种机器人的手眼标定方法，其特征在于，所述机器人的机械臂末端的法兰上设有末端工具，所述末端工具上设置第一靶球，在所述机器人的基座的设定范围内设有与所述基座相对固定的第二靶球，所述手眼标定方法包括：/n预设所述末端工具的末端点在所述法兰的法兰坐标系下的初始位置数据；/n分别获取在同一所述法兰坐标系姿态下，所述机械臂移动到M个位置处对应的M组第一数据集合；/n其中，M≥3且取整数，M个不同位置不在同一条直线上；/n所述第一数据集合包括所述法兰的中心点在所述基座的基座坐标系下的第一位姿数据，和所述末端工具的末端点在所述第二靶球的第二靶球坐标系下的第一位置数据；/n根据所述初始位置数据和M组所述第...

【技术特征摘要】
1.一种机器人的手眼标定方法，其特征在于，所述机器人的机械臂末端的法兰上设有末端工具，所述末端工具上设置第一靶球，在所述机器人的基座的设定范围内设有与所述基座相对固定的第二靶球，所述手眼标定方法包括：
预设所述末端工具的末端点在所述法兰的法兰坐标系下的初始位置数据；
分别获取在同一所述法兰坐标系姿态下，所述机械臂移动到M个位置处对应的M组第一数据集合；
其中，M≥3且取整数，M个不同位置不在同一条直线上；
所述第一数据集合包括所述法兰的中心点在所述基座的基座坐标系下的第一位姿数据，和所述末端工具的末端点在所述第二靶球的第二靶球坐标系下的第一位置数据；
根据所述初始位置数据和M组所述第一数据集合获取所述基座坐标系到所述第二靶球坐标系的目标姿态矩阵；
分别获取在不同的所述法兰坐标系位姿下，所述机械臂移动到N个位置处对应的N组第二数据集合，N≥3且取整数；
其中，所述第二数据集合包括所述法兰的中心点在所述基座坐标系下的第二位姿数据，和所述末端工具的末端点在所述第二靶球坐标系下的第二位置数据；
根据所述初始位置数据、所述目标姿态矩阵和N组所述第二数据集合获取所述基座坐标系到所述第二靶球坐标系的第一目标位置矩阵，以及所述末端工具的末端点在所述法兰的法兰坐标系下的第二目标位置矩阵。


2.如权利要求1所述的机器人的手眼标定方法，其特征在于，所述根据所述初始位置数据、所述目标姿态矩阵和N组所述第二数据集合获取所述基座坐标系到所述第二靶球坐标系的第一目标位置矩阵，以及所述末端工具的末端点在所述法兰的法兰坐标系下的第二目标位置矩阵的步骤包括：
采用最小二乘法根据所述初始位置数据、所述目标姿态矩阵和N组所述第二数据集合获取所述基座坐标系到所述第二靶球坐标系的第一目标位置矩阵，以及所述末端工具的末端点在所述法兰的法兰坐标系下的第二目标位置矩阵。


3.如权利要求1或2所述的机器人的手眼标定方法，其特征在于，所述手眼标定方法还包括：
判断后一次得到的所述第二目标位置矩阵对应的位置数据与前一次得到的所述第二目标位置矩阵对应的位置数据的差值是否小于设定误差，若否，则将所述第二目标位置矩阵作为所述初始位置数据，并根据所述初始位置数据、所述目标姿态矩阵和N组所述第二数据集合获取所述基座坐标系到所述第二靶球坐标系的新的第一目标位置矩阵，以及所述末端工具的末端点在所述法兰的法兰坐标系下的新的第二目标位置矩阵，直至后一次得到的所述第二目标位置矩阵对应的位置数据与前一次得到的所述第二目标位置矩阵对应的位置数据的差值小于所述设定误差。


4.如权利要求1所述的机器人的手眼标定方法，其特征在于，所述根据所述初始位置数据和M组所述第一数据集合获取所述基座坐标系到所述第二靶球坐标系的目标姿态矩阵的步骤对应的计算公式如下：









其中，Rbm表示所述目标姿态矩阵，Tbm表示所述第一目标位置矩阵，表示所述基座坐标系到所述第二靶球坐标系的齐次矩阵，Rfb表示所述第一位姿数据中姿态数据对应的姿态矩阵，Tfb所述第一位姿数据中位置数据对应的位置矩阵，表示所述第一位姿数据对应的齐次矩阵，Pf表示所述第二目标位置矩阵，表示所述末端工具的末端点在所述法兰坐标系下的位置数据对应的齐次矩阵，Pm表示所述第一位置数据对应的位置矩阵，表示所述第一位置数据对应的齐次矩阵，i表示第i个位置处，1≤i≤M且取整数。


5.一种机器人的手眼标定系统，其特征在于，所述机器人的机械臂末端的法兰上设有末端工具，所述末端工具上设置第一靶球，在所述机器人的基座的设定范围内设有与所述基座相对固定的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹，潘昕荻，周朝政，叶震，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31