[发明专利]一种工业机器人与三维传感器的坐标变换求解方法

说明书

本发明公开了一种工业机器人与三维传感器的坐标变换求解方法，包括以下步骤：步骤1、使用三维传感器扫描一个或多个标定块得到点云数据；使用物体位姿识别算法处理所述点云数据，得到所述标定块的位置和姿态信息；将所述标定块上的标志物位置数据点作为三维传感器坐标系下的特征点；步骤2、对所述特征点使用工业机器人进行示教，获得对应所述特征点在工业机器人坐标系下的位置数据点；获得所述三维传感器坐标系和所述工业机器人坐标系下的对应点对集；步骤3、根据所述对应点对集解算工业机器人与三维传感器的最优坐标变换矩阵。该方法不需要特定的标定块，能够将待抓取的零件作为标定块，结合机器人示教的方法方便快速地标定坐标变换矩阵。

技术领域

本发明涉及机器人三维视觉感知领域，尤其涉及一种工业机器人与三维传感器的坐标变换求解方法。

背景技术

机器人智能感知需要对传感器数据进行处理，然后将处理后的数据传输给机器人进行作业规划。为了将感知处理后的数据应用于工业机器人作业任务，需要对三维传感器与机器人的坐标变换关系进行标定，将传感器的坐标系与工业机器人的坐标系统一起来。目前，机器人三维视觉感知主要利用激光扫描仪，双目相机和RGBD相机(三维视觉深度相机)。相机标定通常需要专用标定板进行标定；而基于点云数据的标定需要对点云进行数据处理且需要依赖特定标定块进行标定，操作复杂。

为建立三维传感器坐标系和工业机器人坐标系变换关系，本发明针对工业机器人散乱零件抓取系统中的三维传感器和工业机器人坐标变换标定问题，提出了一种三维传感器与工业机器人坐标变换标定方法。相较于传统标定方法，本发明能够对点云输入进行标定，而且不需要特定的标定块，能够将待抓取的零件作为标定块，结合机器人示教的方法方便快速地标定坐标变换矩阵。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是，如何在工业机器人抓取散乱零件的场景下求解系统的坐标变换关系，并且方便地利用现有零件快速有效地建立这一坐标变换关系。

为实现上述目的，本发明提供了一种工业机器人与三维传感器的坐标变换求解方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、使用三维传感器扫描一个或多个标定块得到点云数据；使用物体位姿识别算法处理所述点云数据，得到所述标定块的位置和姿态信息；将所述标定块上的标志物位置数据点作为三维传感器坐标系下的特征点；

步骤2、对所述特征点使用工业机器人进行示教，获得对应所述特征点在工业机器人坐标系下的位置数据点；获得所述三维传感器坐标系和所述工业机器人坐标系下的对应点对集；

步骤3、根据所述对应点对集解算工业机器人与三维传感器的最优坐标变换矩阵。

进一步地，所述标定块为待操作零件，所述待操作零件被设置为具有便于三维传感器扫描和特征识别的形状。

进一步地，所述标志物被设置为位于所述标定块上具有明显几何特征的位置。

进一步地，所述步骤2中使用工业机器人进行示教为：使用手持示教器或机器人配套软件移动工业机器人的工作端到指定所述特征点。

进一步地，所述步骤3中解算工业机器人与三维传感器的最优坐标变换矩阵进一步包括：

步骤3A、使用三点对法计算工业机器人与三维传感器的坐标变换矩阵；

步骤3B、使用随机抽样一致性算法去除所述对应点对集中的噪声点对；

步骤3C、使用最小二乘法计算所述最优坐标变换矩阵。

进一步地，所述步骤3A中计算工业机器人与三维传感器的坐标变换矩阵进一步包括：

步骤3A1、随机采样所述对应点对集中的三个不共线的对应点对K、L、M和K’、L’、M’；