视觉机器人的位姿标定方法及装置、视觉机器人、介质制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种视觉机器人的位姿标定方法，包括：根据相机的相机坐标系的第三坐标轴向量，为所述视觉机器人的机械臂生成标定坐标系的第三坐标轴向量；根据所述标定坐标系的第三坐标轴向量和所述视觉机器人的世界坐标系的第二坐标轴向量，确定所述标定坐标系的第一坐标轴向量；根据所述标定坐标系的起始位置、所述标定坐标系的第三坐标轴向量和所述标定坐标系的第一坐标轴向量，确定所述机械臂的标定位姿。本申请实施例还同时提供了一种视觉机器人的位姿标定装置、视觉机器人及存储介质。

【技术实现步骤摘要】
视觉机器人的位姿标定方法及装置、视觉机器人、介质
本申请涉及机器人操作领域，涉及但不限定于视觉机器人的位姿标定方法及装置、视觉机器人、介质。
技术介绍
随着制造业的飞速发展，机器人作为高新产业也发展迅速，其应用场景不断扩大。例如：在机器人上安装视觉传感器，根据视觉传感器获取的视觉信息帮助机器人对外界环境进行检测、判断、识别、测量等，使得机器人可执行更加复杂、智能的任务。基于视觉的机器人应用在使用之前，进行手眼标定以获得机械臂和相机的位姿关系。对于固定位置的相机的手眼标定，常用的方法是使用机械臂夹持标定板，在相机视野中随机摆放标定板，进而通过标定程序完成标定。为获得比较准确的标定结果，随机位姿往往需要至少几十次。对于绝大多数机器人，标定时的随机位置往往需要人手操作来完成，费时费力。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供一种视觉机器人的位姿标定方法及装置、视觉机器人、介质，至少解决了相关技术中需要人手操作来完成标定时的随机位置的问题。本申请实施例的技术方案是这样实现的：第一方面，本申请实施例提供一种视觉机器人的位姿标定方法，所述方法包括：根据相机的相机坐标系的第三坐标轴向量，为所述视觉机器人的机械臂生成标定坐标系的第三坐标轴向量；根据所述标定坐标系的第三坐标轴向量和所述视觉机器人的世界坐标系的第二坐标轴向量，确定所述标定坐标系的第一坐标轴向量；根据所述标定坐标系的起始位置、所述标定坐标系的第三坐标轴向量和所述标定坐标系的第一坐标轴向量，确定所述机械臂的标定位姿。第二方面，本申请实施例提供一种视觉机器人的位姿标定装置，所述装置包括第一生成模块、第一确定模块和第二确定模块，其中：所述第一生成模块，用于根据相机的相机坐标系的第三坐标轴向量，为所述视觉机器人的机械臂生成标定坐标系的第三坐标轴向量；所述第一确定模块，用于根据所述标定坐标系的第三坐标轴向量和所述视觉机器人的世界坐标系的第二坐标轴向量，确定所述标定坐标系的第一坐标轴向量；所述第二确定模块，用于根据所述标定坐标系的起始位置、所述标定坐标系的第三坐标轴向量和所述标定坐标系的第一坐标轴向量，确定所述机械臂的标定位姿。第三方面，本申请实施例提供一种视觉机器人，包括：本体；基座，用于安装和固定所述视觉机器人的机械臂；相机，安装在所述视觉机器人的基座外的固定位置，用于拍摄标定板，以得到所述标定板在相机坐标系中的坐标；机械臂，通过关节连接在所述基座上，用于控制标定板到达标定位姿；标定板，安装在所述机械臂的末端，用于确定所述相机与所述机械臂之间的转换关系；存储器和处理器，设置在所述本体上，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器，用于执行所述程序时实现上述位姿标定方法中的步骤。第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述视觉机器人的位姿标定方法中的步骤。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：在本申请实施例中，首先，根据相机的相机坐标系的第三坐标轴向量，为所述视觉机器人的机械臂生成标定坐标系的第三坐标轴向量；根据所述标定坐标系的第三坐标轴向量和所述视觉机器人的世界坐标系的第二坐标轴向量，确定所述标定坐标系的第一坐标轴向量；根据所述标定坐标系的起始位置、所述标定坐标系的第三坐标轴向量和所述标定坐标系的第一坐标轴向量，确定所述机械臂的标定位姿；如此，通过相机坐标系的第三坐标轴向量和世界坐标系的第二坐标轴向量确定机械臂在标定坐标系的相对位置，结合标定坐标系的起始位置，确定机械臂的标定位姿即机械臂末端标定板的位姿，从而无需人手操作，可自动生成用于标定的标定板可见位姿，能够节省人力物力，缩短部署时间。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1为本申请实施例提供的一种视觉机器人的位姿标定方法的流程示意图；图2A为本申请实施例提供的机器臂本体的结构示意图；图2B为本申请实施例提供的位姿标定方法的框架示意图；图3为本申请实施例提供的位姿标定过程中三种坐标系的关系示意图；图4A为本申请实施例提供的生成标定位姿的流程示意图；图4B为本申请实施例提供的确定标定坐标系中z轴向量的示意图；图5为本申请实施例提供的一种视觉机器人的位姿标定装置的组成结构示意图；图6为本申请实施例提供的一种视觉机器人的硬件实体示意图。具体实施方式根据机器人运动学的知识，通常机器人也指多关节多自由度机械臂，机械臂通过多个旋转电机驱动，实现机器人末端的可控制定位驱动。机器人自身是没有传感器的，人为在机器人上或旁安装相机，通过使用相机获得目标坐标，从而让机器人根据相机得到的图像对目标进行操作的方式叫做机器人视觉。机器人视觉系统中要实现像素坐标与实际坐标的转换，首先要进行标定。这里标定不仅包括相机标定，也包括机器人系统的手眼标定。相机坐标系和机械手坐标系的变换关系通过手眼标定得到，相机标定得到的是相机内参、外参和畸变系数，手眼标定得到的是相机坐标系在机械手坐标系中的位姿。1、相机标定部分通过张正友棋盘标定法对摄像头进行标定。棋盘是一块由黑白方块间隔组成的标定板，作为相机标定的标定物(从真实世界映射到数字图像内的对象)。之所以用棋盘作为标定物是因为平面棋盘模式更容易处理(相对于复杂的三维物体)，但与此同时，二维物体相对于三维物体会缺少一部分信息，于是通过多次改变棋盘的方位来捕捉图像，以求获得更丰富的坐标信息。由于摄像头标定结果要用到后面的手眼标定中，棋盘图片拍摄时需要遵守：标定板固定位置不动，手眼组合体变换姿态拍摄图片，通过OpenCv或者Matlab进一步得到两组坐标系的两两转化矩阵。2、手眼标定部分为了使得相机(亦即机器人的眼)与机器人(亦即机器人的手)坐标系之间建立关系就必须要对机器人与相机坐标系进行标定，该标定过程也就叫做手眼标定。通常机器人的手眼关系分为眼在手上(eye-in-hand)以及眼在手旁(eye-to-hand)两种。其中眼在手上的情况中，机器人的视觉系统随着机械臂末端运动；而眼在手旁的情况中，机器人的视觉系统与机器人基座固定，不会在世界坐标系内运动。对于眼在手上的情况，机器人手眼标定即标定得到机器人基座与相机之间的坐标变换关系；对于眼在手旁的情况，机器人手眼标定即标定得到机器人末端与相机之间的坐标变换关系。两种标定方法都将机器人以及相机之间的不变量确定了下来，从而建立了两者的转换矩阵。手眼标定目的：得到机器手坐标系转化为相机坐标系的转化矩阵。也就是机器人的手眼位置关系，该关系用符号X表示，具体可以用方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种视觉机器人的位姿标定方法，其特征在于，所述方法包括：/n根据相机的相机坐标系的第三坐标轴向量，为所述视觉机器人的机械臂生成标定坐标系的第三坐标轴向量；/n根据所述标定坐标系的第三坐标轴向量和所述视觉机器人的世界坐标系的第二坐标轴向量，确定所述标定坐标系的第一坐标轴向量；/n根据所述标定坐标系的起始位置、所述标定坐标系的第三坐标轴向量和所述标定坐标系的第一坐标轴向量，确定所述机械臂的标定位姿。/n

【技术特征摘要】
1.一种视觉机器人的位姿标定方法，其特征在于，所述方法包括：
根据相机的相机坐标系的第三坐标轴向量，为所述视觉机器人的机械臂生成标定坐标系的第三坐标轴向量；
根据所述标定坐标系的第三坐标轴向量和所述视觉机器人的世界坐标系的第二坐标轴向量，确定所述标定坐标系的第一坐标轴向量；
根据所述标定坐标系的起始位置、所述标定坐标系的第三坐标轴向量和所述标定坐标系的第一坐标轴向量，确定所述机械臂的标定位姿。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相机坐标系的第三坐标轴向量与所述相机的光轴平行，所述标定坐标系中标定板平面的法向量与所述相机的光轴不平行。


3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据用户输入的所述视觉机器人的机械臂的位姿范围，为所述机械臂生成所述标定坐标系的起始位置。


4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定相机的视野范围和所述视觉机器人的机械臂的特征参数；
根据所述视野范围和所述机械臂的特征参数，为所述机械臂生成所述标定坐标系的起始位置。


5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述相机坐标系的第三坐标轴向量指向竖直向下方向，和/或
所述根据相机的相机坐标系的第三坐标轴向量，为所述视觉机器人的机械臂生成标定坐标系的第三坐标轴向量，包括：
在以所述相机坐标系的第三坐标轴向量的反向量为轴心，以特定角度值为最大锥角的范围内，为所述视觉机器人的机械臂生成所述标定坐标系的第三坐标轴向量。


6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述第一坐标轴向量指向远离所述机械臂的方向。


7.如权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述标定坐标系的第三坐标轴向量和所述视觉机器人的世界坐标系的第二坐标轴向量，确定所述标定坐标系的第一坐标轴向量，包括：
对所述标定坐标系的第三坐标轴向量和世界坐标系的第二坐标轴向量作叉乘运算，确定所标定坐标系的第一坐标轴向量。


8.如权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述标定坐标系的起始位置、所述标定坐标系的第三坐标轴向量和所述标定坐标系的第一坐标轴向量，确定所述机械臂的标定位姿，包括：
根据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：于行尧，周韬，成慧，
申请(专利权)人：深圳市商汤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44