[发明专利]一种实现手眼关系和双机器人关系同时标定的方法

说明书

一种实现手眼关系和双机器人关系同时标定的方法，其特征是只要得到摄像机的内外参数以及机器人依次对准三个特征角点即可实现手眼关系和双机器人关系的同时标定。首先机器人末端把持尖状标定物依次对准三个特征角点得到世界坐标系和机器人坐标系之间的关系，然后通过摄像机的外参数标定得到摄像机坐标系与世界坐标系之间的关系，并记录此时的工具坐标系与机器人坐标系之间的关系，通过联立上述三组关系即可得到手眼关系矩阵。同时通过双机器人依次对准的三个特征角点即可计算出双机器人的转换关系。本发明简便易用，标定精度高，特别适合工业现场应用双机器人配置视觉传感器的场合。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种实现手眼关系标定和双机器人关系同时标定的方法。

背景技术

随着机器人的普及应用和工作环境的复杂性增加，越来越多的场合采用双机器人协调工作的模式，如双机器人喷涂、双机器人焊接、双机器人协调打磨和喷釉等。由于工装夹具精度的限制，以及工件本身尺寸和位置的不一致性，传统的示教再现型机器人已不能满足当下复杂状况的工作要求，机器人配置视觉传感器成为了一种必然选择，通过视觉传感器检测出工件的位置变化，并指导机器人对示教的轨迹进行自动修正，以提高机器人的工作效率和质量。

双机器人配置视觉传感器的工作模式涉及两方面的标定，一是视觉传感器与机器人末端工具的转换关系标定，即手眼关系的标定；二是两个机器人之间的标定。传统的手眼关系标定方法一般通过机器人的多次平移和旋转运动得到，计算较为复杂，精度较差，不适合工业现场应用，并且传统标定方法不能同时标定两个机器人之间的关系。

鉴于现有技术的上述技术缺陷，迫切需要研制一适合简便易用并且高效的能同时标定手眼关系和双机器人关系的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可供现场应用，并且简便高效的能同时标定手眼关系和双机器人关系的方法。通过手眼关系的标定以及双机器人关系的标定，为后续高精度的视觉伺服控制打下坚实的基础。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：在双机器人的末端安装视觉传感器，在视觉传感器的附近安装尖状标定物，并且在双机器人的中间放置棋盘格标定板。通过双机器人各自把持尖状标定物对准标定板的三个特征角点，并结合摄像机的外参数矩阵，即可同时实现手眼关系标定以及双机器人关系的标定。其具体实现步骤为：

S1：对摄像机2-a进行内参数标定；

S2：对摄像机2-a进行外参数标定，记录此时摄像机2-a的外参数矩阵为^wT_c1，工具坐标系相对于机器人坐标系的转换关系矩阵为^rT_t1；

S3：机器人1-a把持尖状标定物依次对准标定板4的三个特征角点O、P₁和P₂；

S4：由三个特征角点O、P₁和P₂建立坐标系，得到世界坐标系到工具坐标系之间的转换关系^rT_w1；

S5：由转换关系矩阵^rT_w1和^wT_c1可以得到摄像机坐标系到机器人坐标系的转换关系矩阵^rT_c1；

S6：由转换关系矩阵^rT_t1和^rT_c1可以得到左机器人中的摄像机坐标系到工具坐标系的转换关系矩阵^tT_c1，即左机器人的手眼关系矩阵；

S7：重复上述步骤S1-S6，可以得到右机器人中的摄像机坐标系到工具坐标系的转换关系矩阵^tT_c2，即右机器人的手眼关系矩阵；