手眼标定方法、机器人及机器人作业方法技术

本申请揭示了一种手眼标定方法、计算机设备、计算机可读存储介质、机器人及机器人作业方法，该方案控制机器人自动运动进行标定，首先获取标定板的位置，根据标定板的位置确定机器人的起始位姿；然后控制机器人基于起始位姿，按照预设运动路径运动，并获取相机在预设运动路径的多个位置点采集的标定板图像以及机器人在多个位置点时的位姿；再根据机器人在多个位置点时的位姿和相机采集的标定板图像，获得手眼矩阵，无需引入人为参与，手眼标定效率和准确性高；且预设运动路径围绕起始位姿，机器人可以沿既定的方向有规律地运动，无需在前后相邻的位置点作逆向运动，同时也可以获得机器人多个不同的位姿，手眼标定结果更加准确。确。确。

【技术实现步骤摘要】
手眼标定方法、机器人及机器人作业方法


[0001]本申请涉及机器人
，特别涉及一种手眼标定方法、计算机设备、计算机可读存储介质、机器人及机器人作业方法。

技术介绍

[0002]在机器人作业领域，通过线激光扫描工件的方式获取工件位置、通过人工示教编程方式获取工件位置等，存在耗费时间长、效率低等问题。同时，由于线激光扫描采集的工件点云数据会存在较多的噪声点，准确性较低，导致机器人作业质量和效率低；而人工示教编程方式引入了人为的不可控因素，往往会引发事故。
[0003]随着机器人技术、三维视觉技术的快速发展，以及产业智能制造的升级，机器人视觉越来越多的应用于工业生产以及服务业等场景，通过视觉系统引导机器人作业，是实现机器人作业智能化的重要手段。基于三维视觉引导机器人作业，效率更高，对工件的定位也更加准确。
[0004]然而，现有技术中，进行手眼标定时，采用手动示教方法控制机器人运动，从而带动安装在机器人末端的相机到目标位置去采集标定板图像，从而进一步计算机器人末端工具与相机光心(相机坐标系的原点)之间的相对位置，获得手眼矩阵。手动示教方法手眼标定效率低，且由于示教过程中加入了人为因素，会导致最终获得的机器人末端工具与相机光心位置关系偏差较大。
[0005]申请内容
[0006]为了解决手眼标定不准确、效率低的问题，本申请提供了一种手眼标定方法、计算机设备、计算机可读存储介质、机器人及机器人作业方法。
[0007]根据本申请实施例的一方面，公开了一种手眼标定方法，用于相机设置在及机器人末端时，所述机器人的末端设有末端工具，该手眼标定方法包括：
[0008]获取标定板的位置，根据所述标定板的位置确定所述机器人的起始位姿；
[0009]控制所述机器人基于所述起始位姿，按照预设运动路径运动，并获取所述相机在所述预设运动路径的多个位置点采集的标定板图像以及所述机器人在所述多个位置点时的位姿；所述预设运动路径围绕所述起始位姿；
[0010]根据所述机器人在所述多个位置点时的位姿和所述相机在所述多个位置点采集的标定板图像，获得手眼矩阵；所述手眼矩阵表示相机坐标系相对于所述机器人的工具坐标系的转换关系。
[0011]在一种示例性实施例中，所述获取标定板的位置，根据所述标定板的位置确定所述机器人的起始位姿，包括：
[0012]获取所述相机在第一位置采集到的标定板图像；
[0013]根据所述相机在第一位置采集到的标定板图像，获得所述标定板的位置；
[0014]根据所述标定板的位置、所述相机在第一位置时所述机器人的位姿及所述预设运动路径，确定调整路径；
[0015]控制所述机器人基于所述调整路径运动，调整所述机器人的位姿为与所述标定板的位置、所述预设运动路径相适配，并将所述机器人调整后的位姿作为所述起始位姿。
[0016]在一种示例性实施例中，所述控制所述机器人基于所述起始位姿，按照预设运动路径运动，包括：
[0017]控制所述机器人基于所述起始位姿，按照e字形路径运动。
[0018]在一种示例性实施例中，所述控制所述机器人基于所述起始位姿，按照预设运动路径运动，包括：
[0019]从所述起始位姿水平朝第一方向运动至第一位置；
[0020]从所述第一位置向上运动至第二位置；
[0021]从所述第二位置朝第二方向运动至第三位置，所述第二方向与所述第一方向相反；
[0022]从所述第三位置向下运动至第四位置；
[0023]从所述第四位置朝所述第一方向运动至第五位置。
[0024]在一种示例性实施例中，所述获取所述相机在所述预设运动路径的多个位置点采集的标定板图像以及所述机器人在所述多个位置点时的位姿，包括：
[0025]获取所述相机在所述起始位姿、所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置、所述第四位置、所述第五位置、第六位置、第七位置、第八位置采集的标定板图像；所述第六位置位于所述第二位置与所述第三位置之间，所述第七位置位于所述第三位置与所述第四位置之间，所述第八位置位于所述第四位置与所述第五位置之间；
[0026]获取所述机器人在所述起始位姿、所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置、所述第四位置、所述第五位置、所述第六位置、所述第七位置、所述第八位置时的位姿。
[0027]在一种示例性实施例中，根据所述机器人在所述多个位置点时的位姿和所述相机在所述多个位置点采集的标定板图像，获得手眼矩阵，包括：
[0028]基于所述相机在各所述位置点采集到的标定板图像，检测在各所述位置点所述标定板的角点坐标，所述角点为黑色小方块两两之间的顶点相交区域；
[0029]根据所述角点坐标，获取所述相机与所述标定板之间的外参矩阵；
[0030]根据所述机器人在所述多个位置点时的位姿和所述外参矩阵，获得手眼矩阵。
[0031]在一种示例性实施例中，所述根据所述机器人在所述多个位置点时的位姿和所述外参矩阵，获得手眼矩阵，包括：
[0032]基于所述机器人在所述多个位置点时的位姿和所述外参矩阵，采用张正友标定法，获得手眼矩阵。
[0033]在一种示例性实施例中，所述相机为结构光深度相机。
[0034]根据本申请实施例的一方面，公开了一种机器人，包括：
[0035]机器人本体，所述机器人本体具有多个运动轴；
[0036]相机，所述相机设置在所述机器人本体的末端；
[0037]末端工具，所述末端工具设置在所述机器人本体的末端；及
[0038]控制器，所述控制器与所述机器人本体、所述相机及所述末端工具连接，用于控制所述机器人本体、所述相机及所述末端工具，并执行如上所述的手眼标定方法的步骤。
[0039]根据本申请实施例的一方面，公开了一种机器人作业方法，所述机器人的末端设
有末端工具和相机，所述作业方法包括：
[0040]控制所述相机采集标定板的图像；
[0041]采用如上所述的手眼标定方法进行手眼标定，获得手眼矩阵；
[0042]控制所述相机采集工件图像；
[0043]根据所述手眼矩阵、所述工件图像及所述相机采集工件图像时的位姿，获取所述工件在所述机器人的基坐标系下的坐标数据；
[0044]控制所述末端工具移动到所述坐标数据对应的位置，并对所述工件进行作业。
[0045]根据本申请实施例的一方面，公开了一种计算机设备，包括：
[0046]起始位姿确定模块，用于获取标定板的位置，根据所述标定板的位置确定所述机器人的起始位姿；
[0047]运动控制模块，用于控制所述机器人基于所述起始位姿，按照预设运动路径运动，并获取所述相机在所述预设运动路径的多个位置点采集的标定板图像以及所述机器人在所述多个位置点时的位姿；所述预设运动路径围绕所述起始位姿；
[0048]处理分析模块，用于根据所述机器人在所述多个位置点时的位姿和所述相机在所述多个位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手眼标定方法，用于相机设置在机器人末端时，所述机器人的末端设有末端工具，其特征在于，所述方法包括：获取标定板的位置，根据所述标定板的位置确定所述机器人的起始位姿；控制所述机器人基于所述起始位姿，按照预设运动路径运动，并获取所述相机在所述预设运动路径的多个位置点采集的标定板图像以及所述机器人在所述多个位置点时的位姿；所述预设运动路径围绕所述起始位姿；根据所述机器人在所述多个位置点时的位姿和所述相机在所述多个位置点采集的标定板图像，获得手眼矩阵；所述手眼矩阵表示相机坐标系相对于所述机器人的工具坐标系的转换关系。2.根据权利要求1所述的手眼标定方法，其特征在于，所述获取标定板的位置，根据所述标定板的位置确定所述机器人的起始位姿，包括：获取所述相机在第一位置采集到的标定板图像；根据所述相机在第一位置采集到的标定板图像，获得所述标定板的位置；根据所述标定板的位置、所述相机在第一位置时所述机器人的位姿及所述预设运动路径，确定调整路径；控制所述机器人基于所述调整路径运动，调整所述机器人的位姿为与所述标定板的位置、所述预设运动路径相适配，并将所述机器人调整后的位姿作为所述起始位姿。3.根据权利要求1所述的手眼标定方法，其特征在于，所述控制所述机器人基于所述起始位姿，按照预设运动路径运动，包括：控制所述机器人基于所述起始位姿，按照e字形路径运动。4.根据权利要求1所述的手眼标定方法，其特征在于，所述控制所述机器人基于所述起始位姿，按照预设运动路径运动，包括：从所述起始位姿水平朝第一方向运动至第一位置；从所述第一位置向上运动至第二位置；从所述第二位置朝第二方向运动至第三位置，所述第二方向与所述第一方向相反；从所述第三位置向下运动至第四位置；从所述第四位置朝所述第一方向运动至第五位置。5.根据权利要求4所述的手眼标定方法，其特征在于，所述获取所述相机在所述预设运动路径的多个位置点采集的标定板图像以及所述机器人在所述多个位置点时的位姿，包括：获取所述相机在所述起始位姿、所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置、所述第四位置、所述第五位置、第六位置、第七位置、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：植美浃，张兆彪，李俊渊，韦卓光，高建文，
申请(专利权)人：中集集团集装箱控股有限公司中国国际海运集装箱集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：