机器人的手眼标定方法、装置、机器人及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例涉及移动机器人领域，公开了一种机器人的手眼标定方法、装置、机器人及存储介质。本发明专利技术中控制机器人移动，并获取机器人的各个关节的旋转数据；根据各个关节的旋转数据和各个关节的预设参数，计算机器人移动后的手部位置相对于机器人处于零位时的手部位置的位置变化数据；根据位置变化数据确定机器人移动后的手部在机器人坐标系下的第一位置数据；根据第一位置数据与移动后的机器人的相机采集的相机坐标系下的手部的第二位置数据，计算得到机器人坐标系与相机坐标系之间的转换矩阵和各个关节的预设参数的补偿值；将转换矩阵和各个关节的预设参数的补偿值作为机器人的手眼标定的结果。

Hand eye calibration method, device, robot and storage medium of robot

【技术实现步骤摘要】
机器人的手眼标定方法、装置、机器人及存储介质
本专利技术实施例涉及移动机器人领域，特别涉及一种机器人的手眼标定方法、装置、机器人及存储介质。
技术介绍
随着移动机器人领域的迅速发展，移动机器人已广泛应用至各个不同的应用场景，为了使机器人可以实现对外界环境的检测和识别等功能，可以在机器人上安装视觉传感器，从而辅助机器人完成探测等复杂且智能的任务。在机器人上安装了视觉传感器之后，由于视觉传感器感测的物体所在位置与控制机器人行动的机械臂坐标系并不统一，若以视觉传感器检测到物体所在的位置信息控制机器人的移动，机器人将无法实现所期望的动作，所以需要知晓机器人的视觉传感器对应的相机坐标系和控制移动的传感器对应的机械臂坐标系之间的关系，才能将视觉传感器的相机坐标系下识别出的位置信息转换至控制机器人移动的传感器对应的机械臂坐标系下，准确的控制机器人进行移动。为了知晓两个不同坐标系之间的关系即需要对机器人进行手眼标定。传统的手眼标定的方法通常基于预设规格的标定板进行标定，通过手动指令移动机器人，使机器人的末端关节接触标定板的特定位置，并记录标定板上的对应的坐标，根据记录的坐标完成手眼标定。专利技术人发现相关技术中至少存在如下问题：标定板是预先加工的，标定板的加工精度会影响手眼标定结果的准确性，若标定板加工精度不准，则会导致手眼标定的精度较低。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种机器人的手眼标定方法、装置、机器人及存储介质，利用机器人自身的参数进行手眼标定，提高了手眼标定的精度，另外在手眼标定时还可以对机器人的相关参数的预设数值进行补偿，校准机器人的相关参数。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供了一种机器人的手眼标定方法，包括：控制机器人移动，并获取机器人的各个关节的旋转数据；其中，机器人的关节包括：机器人的机械臂关节和机器人的头部关节；根据各个关节的旋转数据和各个关节的预设参数，计算机器人移动后的手部位置相对于机器人处于零位时的手部位置的位置变化数据；根据位置变化数据确定机器人移动后的手部在机器人坐标系下的第一位置数据；根据第一位置数据与移动后的机器人的相机采集的相机坐标系下的手部的第二位置数据，计算得到机器人坐标系与相机坐标系之间的转换矩阵和各个关节的预设参数的补偿值；将转换矩阵和各个关节的预设参数的补偿值作为机器人的手眼标定的结果。本专利技术的实施例还提供了一种机器人的手眼标定装置，包括：控制模块，第一位置数据获取模块，第二位置数据获取模块，计算模块；控制模块用于控制机器人移动，并获取机器人的各个关节的旋转数据；其中，所述机器人的关节包括：机器人的机械臂关节和机器人的头部关节；第一位置数据获取模块用于根据各个关节的旋转数据和各个关节的预设参数，计算机器人移动后的手部位置相对于机器人处于零位时的手部位置的位置变化数据；根据位置变化数据确定机器人移动后的手部在机器人坐标系下的第一位置数据；第二位置数据获取模块用于采集的相机坐标系下的手部的第二位置数据；计算模块用于根据第一位置数据与第二位置数据，计算得到机器人坐标系与相机坐标系之间的转换矩阵和各个关节的预设参数的补偿值；将转换矩阵和各个关节的预设参数的补偿值作为机器人的手眼标定的结果。本专利技术的实施方式还提供了一种机器人，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行机器人的手眼标定方法。本专利技术的实施方式还提供了一种存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时上述的机器人的手眼标定方法。本专利技术实施例相对于现有技术而言，控制机器人的机械臂移动，并在每次移动之后，获取机器人移动之后的机械臂的各个关节的旋转数据，预设的各个关节的相应参数和机器人的手部在相机坐标系下的第二位置数据。根据每一个关节的旋转数据和各个关节的预设参数可以计算出各个关节相对于机器人零位时各个关节的相对位置，从而可以确定手部相对于零位时的手部的位置变化。由于机器人坐标系为机器人处于零位时建立的坐标系，所以可以根据手部相对于零位时的手部的位置变化数据确定机器人的手部在机器人坐标系下的第一位置数据。在得到手部在机器人坐标系下的第一位置数据，并通过机器人自身相机获取手部在相机坐标系下的第二位置数据，即可计算得到机器人坐标系和相机坐标系的转换矩阵并得到各个关节的预设参数的补偿值，计算的转换矩阵和各个关节的预设参数的补偿值可以作为手眼标定的结果，整个手眼标定过程只需借助机器人自身参数和机器人自身传感器测量的数据，无需外部设备的配合，节约了处理标定问题所需的成本，且避免了外部设备的精度对机器人手眼标定的精度的影响，提高了标定的精度。另外，手眼标定的结果不仅包括转换矩阵，还包括各个关节的预设参数的补偿值，通过预设参数的补偿值可以对机器人的参数进行校准，得到更为精确的标定结果。另外，根据各个关节的旋转数据和各个关节的预设参数，计算机器人移动后的手部位置相对于机器人处于零位时的手部位置的位置变化数据，包括：在所有关节中选择一关节作为目标关节；根据目标关节的旋转数据和预设的运动学参数，确定目标关节与其相邻关节的相对位置变化数据，并将相对位置变化数据作为目标关节对应的变换数据；在确定各个关节对应的变换数据之后，根据各个关节对应的变换数据计算机器人移动后的手部位置相对于机器人处于零位时的手部位置的位置变化数据。另外，相机设置在机器人的头部；在机器人的相机采集相机坐标系下的手部的第二位置数据之后，还包括：根据获取的头部关节的旋转数据和头部关节的预设参数，对第二位置数据进行校准；根据第一位置数据与移动后的机器人的相机采集的相机坐标系下的手部的第二位置数据，计算得到机器人坐标系与相机坐标系之间的转换矩阵和各个关节的预设参数的补偿值，包括：根据第一位置数据与校准后的第二位置数据，计算得到机器人坐标系与相机坐标系之间的转换矩阵和各个关节的预设参数的补偿值。在机器人头部设置有关节，且关节可以旋转时，可以利用头部关节的参数对相机采集的相机坐标系下的手部的第二位置数据进行校准，从而使相机坐标系与机器人坐标系的位置关系相对固定，从而便于对机器人进行手眼标定。另外，机器人坐标系与相机坐标系之间的转换矩阵和各个关节的预设参数的补偿值，通过以下公式进行计算：其中，θ＝{O,Q,S,T}，代表待计算的参数；O为机器人的头部的关节的预设参数对应的补偿值；Q为机器人的机械臂的关节的预设参数对应的补偿值；S为转换矩阵中的旋转矩阵；T为转换矩阵中的平移矩阵；h为机器人手部相对于用于连接机械臂与手部的连接关节的第三位置数据；Qj为机械臂的第j个关节的预设参数的补偿值；Ai,j为第i次采集时根据机械臂的第j个关节的旋转数据和预设参数计算的变换数据；Pi为第i次采集时获取的第二位置数据；Sk为转换矩阵中的第k方向的旋转矩阵；Ol为头部的第l个关节的预设参数的补偿值；Ni,l为第i次采集时根据头部的第l个关节的旋转数据和预设参数计算的变换数据；n为控制机器人移动的总次数；N为机器人的机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人的手眼标定方法，其特征在于，包括：/n控制机器人移动，并获取所述机器人的各个关节的旋转数据；其中，所述机器人的关节包括：机器人的机械臂关节和机器人的头部关节；/n根据所述各个关节的旋转数据和各个关节的预设参数，计算所述机器人移动后的手部位置相对于所述机器人处于零位时的手部位置的位置变化数据；/n根据所述位置变化数据确定所述机器人移动后的手部在机器人坐标系下的第一位置数据；/n根据所述第一位置数据与移动后的所述机器人的相机采集的相机坐标系下的所述手部的第二位置数据，计算得到所述机器人坐标系与所述相机坐标系之间的转换矩阵和所述各个关节的预设参数的补偿值；/n将所述转换矩阵和所述各个关节的预设参数的补偿值作为所述机器人的手眼标定的结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人的手眼标定方法，其特征在于，包括：
控制机器人移动，并获取所述机器人的各个关节的旋转数据；其中，所述机器人的关节包括：机器人的机械臂关节和机器人的头部关节；
根据所述各个关节的旋转数据和各个关节的预设参数，计算所述机器人移动后的手部位置相对于所述机器人处于零位时的手部位置的位置变化数据；
根据所述位置变化数据确定所述机器人移动后的手部在机器人坐标系下的第一位置数据；
根据所述第一位置数据与移动后的所述机器人的相机采集的相机坐标系下的所述手部的第二位置数据，计算得到所述机器人坐标系与所述相机坐标系之间的转换矩阵和所述各个关节的预设参数的补偿值；
将所述转换矩阵和所述各个关节的预设参数的补偿值作为所述机器人的手眼标定的结果。


2.根据权利要求1所述的机器人的手眼标定方法，其特征在于，所述根据所述各个关节的旋转数据和各个关节的预设参数，计算所述机器人移动后的手部位置相对于所述机器人处于零位时的手部位置的位置变化数据，包括：
在所有关节中选择一关节作为目标关节；
根据目标关节的旋转数据和预设的运动学参数，确定目标关节与其相邻关节的相对位置变化数据，并将所述相对位置变化数据作为所述目标关节对应的变换数据；
在确定各个关节对应的变换数据之后，根据所述各个关节对应的变换数据计算所述机器人移动后的手部位置相对于所述机器人处于零位时的手部位置的位置变化数据。


3.根据权利要求1所述的机器人的手眼标定方法，其特征在于，所述相机设置在所述机器人的头部；
在所述机器人的相机采集所述相机坐标系下的所述手部的第二位置数据之后，还包括：
根据获取的所述头部关节的旋转数据和所述头部关节的预设参数，对所述第二位置数据进行校准；
所述根据所述第一位置数据与移动后的所述机器人的相机采集的相机坐标系下的所述手部的第二位置数据，计算得到所述机器人坐标系与所述相机坐标系之间的转换矩阵和所述各个关节的预设参数的补偿值，包括：
根据所述第一位置数据与所述校准后的第二位置数据，计算得到所述机器人坐标系与所述相机坐标系之间的转换矩阵和所述各个关节的预设参数的补偿值。


4.根据权利要求3所述的机器人的手眼标定方法，其特征在于，所述机器人坐标系与所述相机坐标系之间的转换矩阵和所述各个关节的预设参数的补偿值，通过以下公式进行计算：

其中，θ＝{O,Q,S,T}，代表待计算的参数；O为机器人的头部的关节的预设参数的补偿值；Q为机器人的机械臂的关节的预设参数的补偿值；S为转换矩阵中的旋转矩阵；T为转换矩阵中的平移矩阵；h为机器人手部相对于用于连接机械臂与手部的连接关节的第三位置数据；Qj为机械臂的第j个关节的预设参数的补偿值；Ai,j为第i次采集时根据机械臂的第j个关节的旋转数据和预设参数计算的变换数据；Pi为第i次采集时获取的所述第二位置数据；Sk为所述转换矩阵中的第k方向的旋转矩阵；ol为所述头部的第l个关节的预设参数的补偿值；Ni,l为第i次采集时根据头部的第l个关节的旋转数据和预设参数计算的变换数据；n为控制机器人移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐泽元，彭飞，
申请(专利权)人：达闼科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11