[发明专利]一种机器人高精度手眼标定方法

说明书

本发明公开了一种机器人高精度手眼标定方法，所述的机器人的端部执行机构包括手爪法兰盘和分别与所述的手爪法兰盘固定连接的末端执行器和相机，本发明公开了新的机器人手眼标定方法，用于求解机器人末端的手眼变换矩阵，同时实现机器人腕部、末端执行器和相机三个坐标系的位置和姿态的标定。避免了传统方法的复杂求解，整个标定过程机器人不需要运动，因此是静态标定，避免了主动视觉法由于机器人连杆参数等误差导致的标定精度低的问题。本发明的方法具有计算简单、精度高的特点，适用于相机坐标系与任意机器人法兰盘坐标系的转换。

技术领域

本发明属于机器人手眼标定技术领域，具体涉及一种不需要机器人的运动就能得到末端执行器与机器人、与相机的关系的机器人高精度手眼标定方法。

背景技术

在机器人与视觉技术相结合的过程中，需要将相机安装到机器人末端的手腕处，形成手眼关系。从而使机器人通过相机实时测量目标与相机的位姿关系，确定机器人下一步的运动路径。机器人手眼标定是实现这一功能的前提和关键所在。

国内外常用的标定方法可以分为传统标定法、自标定法、主动视觉标定法。传统标定方法精度较高但是计算过程复杂；自标定法鲁棒性不强；主动视觉标定法计算简单，鲁棒性强，但需要一个高精度的主动视觉平台，而机器人由于传动链误差较大，因此这种标定方法的精度不高。同时工具相对于机器人腕部的位姿实际也需要标定而传统手眼标定方法不能解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机器人高精度手眼标定方法，该机器人高精度手眼标定方法实现相机与机器人腕部，机器人腕部与末端执行器，末端执行器与相机的位姿同时标定。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种机器人高精度手眼标定方法，所述的机器人的端部执行机构包括手爪法兰盘和分别与所述的手爪法兰盘固定连接的末端执行器和相机，所述的手眼标定方法包括以下步骤，

1)将端部执行机构整体放置在三坐标测量仪的测量台上；

2)构建三坐标测量仪坐标系T_CMM并将其设定为世界坐标系T_W＝T_CMM；

3)构建相机坐标系并获得相机坐标系与世界坐标系的变换矩阵

4)通过三坐标测量仪，构建末端执行器坐标系T_M，并确定末端执行器坐标系相对于世界坐标系的关系

5)通过三坐标测量仪，构建手爪法兰盘坐标系T_F1，并确定手爪法兰盘坐标系相对于世界坐标系的关系

6)构建机器人法兰盘坐标系T_F2；根据手爪法兰盘的厚度及定位孔形位尺寸，确定机器人法兰盘坐标系相对于手爪法兰盘坐标系的关系

7)计算获得相机坐标系与机器人法兰盘坐标系之间的坐标变换矩阵：获得相机坐标系与末端执行器坐标系之间的坐标变换矩阵：获得手爪法兰盘和末端执行器坐标系之间的变换矩阵获得机器人法兰盘和末端执行器坐标系之间的变换矩阵

在上述技术方案中，还包括建立所述相机的几何成像模型并对所述相机的内部参数进行标定的步骤。

在上述技术方案中，所述的相机采用张正友标定法对内部参数矩阵A进行标定。

在上述技术方案中，采用小孔成像原理建立所述相机的几何成像模型，具体方法为：