[发明专利]一种基于S-R-S结构的康复机械臂的单目视觉手眼标定方法

权利要求书

1.一种基于S-R-S结构的康复机械臂的单目视觉手眼标定方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

S1、建立指定大小自由度康复机械臂的运动学模型，其中，所述康复机械臂中相邻关节的旋转轴之间均相互垂直且相交于一点；

S2、在所述康复机械臂的末端固定连接一标靶，并固定一相机在所述康复机械臂附近；

S3、以设定的姿态和位置摆放标靶，采用相机获取不同姿态和位置摆放所述标靶的照片，并利用解PNP的方法获取相机坐标系在所述康复机械臂转动后与标靶坐标系的转换矩阵^bT_c；

S4、旋转所述康复机械臂末端单个关节并利用对应关节转动的圆弧轨迹拟合出所述圆弧轨迹的圆心，基于对应所述关节的旋转轴经过所述圆心获得所述旋转轴在所述相机坐标系中的坐标表示，并获取康复机械臂末端坐标系与所述相机坐标系之间的转换矩阵ⁿT_c；

S5、基于所述转换矩阵ⁿT_c求得所述康复机械臂末端坐标系与所述标靶的转换矩阵^bT_n，并转动所述康复机械臂的基座端的单个关节基于步骤S3中原理获取康复机械臂基座坐标系与所述相机坐标系之间的转换矩阵⁰T_c；

S6、基于所述转换矩阵ⁿT_c与所述转换矩阵⁰T_c获取得到所述康复机械臂末端与所述康复机械臂基座之间的转换矩阵ⁿT₀，得到所述康复机械臂末端相对所述康复机械臂基座的位姿，完成所述康复机械臂的手眼标定。

2.如权利要求1所述的基于S-R-S结构的康复机械臂的单目视觉手眼标定方法，其特征在于，步骤S1中，所述运动学模型采用D-H模型构建，并选定所述康复机械臂基座坐标系{F₀}作为世界坐标系{ω}。

3.如权利要求2所述的基于S-R-S结构的康复机械臂的单目视觉手眼标定方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

S31、采用张正友标定法获取所述相机坐标系的内参矩阵M₁；

S32、对所述照片进行角点检测，并从检测得到的所有角点中选取四个端点p1、p2、p3、p4，计算p1、p2、p3、p4四个端点在所述照片中的像素坐标P_i(u_i,v_i)；

S33、基于所述标靶的物理长度获得p1、p2、p3、p4四个端点在所述标靶坐标系中的坐标，并根据所述内参矩阵M₁利用解PNP方法分别获得p1、p2、p3、p4四个端点在所述相机坐标系中的坐标P_c(x_c,y_c,z_c)。