[发明专利]一种用于双机器人相对空间位置标定的方法

权利要求书

1.一种用于双机器人相对空间位置标定的方法，其特征是包括以下步骤：

步骤1、在作业区相互重合的1号机器人和2号机器人上安装3D传感器和标准球，其中3D传感器安装在1号机器人的法兰盘上，标准球安装在2号机器人的法兰盘上；

步骤2、标定3D传感器相对于1号机器人法兰盘的位置关系：

计算3D传感器在1号机器人法兰盘坐标系中的位置关系，记作Xs1,移动3D传感器从不同的位置拍摄标准球，标准球球心在3D传感器中的位置记为X_l，各变量之间满足如下关系：

其中X_l为标准球球心在3D传感器中的位置，Xs1为3D传感器在1号机器人法兰盘中的位置，X_R为1号机器人法兰盘在1号机器人坐标系中的位置，X_B为标准球球心在1号机器人基坐标系中的位置，移动1号机器人从不同的角度拍摄标准球，联立方程组即可求得Xs1；

步骤3、标定3D传感器相对于2号机器人基坐标系的位置关系：

移动1号机器人在一个合适的空间位置，使得2号机器人上的标准球在3D传感器视野中可以自由活动，移动好后保持1号机器人位置不变，再移动2号机器人在使得标准球处于3D传感器视野中的不同位置，记录标准球球心在3D传感器坐标系中的位置，利用球心在2号机器人法兰盘坐标系中位置不变的原理建立方程，求解可得3D传感器相对于2号机器人基坐标系的位置；

步骤4、根据步骤2得出的3D传感器相对于1号机器人法兰盘的位置关系和步骤2得出的3D传感器相对于2号机器人基坐标系的位置关系，通过坐标转换计算出1、2号机器人的相对空间位置关系。

2.根据权利要求1所述的用于双机器人相对空间位置标定的方法，其特征是所述标准球球心在3D传感器坐标系中的位置由以下方法实现：

所述3D传感器分为两类：直接输出点云的3D传感器和3D轮廓线传感器，如果使用第一类直接输出点云的3D传感器，利用扫描得到的点云数据直接拟合标准球球心即可；如果使用的是第二类3D轮廓线传感器，通过轮廓线数据拟合圆即可得到标准球球心的x、z坐标；3D轮廓传感器的轮廓线照射在标准球球面时，激光平面与标准球球体相交会形成一个截面圆，标准球球心与截面圆圆心的连线垂直于圆截面,标准球球心y坐标即可通过下式求得：

式中R为标准球半径，r为截面圆半径。

3.根据权利要求1所述的用于双机器人相对空间位置标定的方法，其特征是所述步骤3中，所述 3D传感器相对于2号机器人基坐标系的位置通过以下方法实现：

移动1号机器人使得3D传感器处于一个合适的位置，保证标准球可以在3D传感器视野中自由移动，调整好1号机器人后保证位置不变，此时，各物体的空间位置关系满足下式：

其中X_l为标准球球心在3D传感器中的位置，Xs2为3D传感器在2号机器人基坐标系中的位置，X_R为2号机器人法兰盘在2号机器人坐标系中的位置，X_T为标准球球心在2号机器人法兰盘中的位置，移动2号机器人从不同的角度拍摄标准球，联立方程组即可求得Xs2。

4.根据权利要求1所述的用于双机器人相对空间位置标定的方法，其特征是所述步骤4中，所述1、2号机器人的相对空间位置关系通过以下方法实现：

将已经求得3D传感器相对于1号机器人法兰盘的位置记为X_S1,已经求得3D传感器相对于2号机器人基坐标系的位置记为X_S2，待求的1、2号机器人的相对空间位置关系记为X₁₂,X₁₂通过下式求得：

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