[发明专利]一种基于相机光轴约束的双机械臂标定方法

权利要求书

1.一种基于相机光轴约束的双机械臂标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：构建双机械臂标定系统；

步骤二：建立基于误差模型的参数标定方程；

步骤三：基于视觉控制的特征点对齐及位置数据获取；

步骤四：求解标定方程；

步骤二所述的建立基于误差模型的参数标定方程具体为：

步骤1：分别对每个机械臂建立运动学误差模型，得到机械臂的末端位置误差ΔP_e与运动学参数误差向量之间的关系：其中J_P为运动学位置误差雅可比矩阵；

步骤2：根据建立的运动学误差模型，推导基于直线约束的运动学误差模型，得到运动学参数标定方程：其中E为位置对齐误差，Φ为运动学误差雅可比矩阵；

步骤3：建立两机械臂的基座姿态变换误差模型，得到双臂基坐标姿态变换矩阵的标定方程，具体为：其中，{A}为主动机械臂基坐标系，{P}和{H}分别为被动机械臂基坐标系和末端坐标系，{C}为相机坐标系，^AZ_C和^PR_H分别为相机Z轴向量相对于主动机械臂基坐标系的向量和被动机械臂末端相对于其基坐标的姿态矩阵；^PR_A和^HZ_C分别为主动机械臂基坐标系相对于被动机械臂基坐标系的姿态矩阵和相机Z轴相对于被动机械臂末端的向量，和是^HZ_C和^PR_A的名义值，Δ^HZ_C和Δ^PR_A是^HZ_C和^PR_A的误差；

步骤4：建立两机械臂的基座位置变换误差模型，得到双臂基坐标位置变换矩阵的标定方程，具体为：J_m[Δ^AP_P,A,Δ^HP_C,H]^T＝ρ_m，其中^AP_P,A和^HP_C,H分别为在主动机械臂基坐标系中描述的被动机械臂基坐标相对于主动机械臂基坐标的位置向量和在被动机械臂末端坐标系中描述的相机到被动机械臂末端的位置向量，上述两个向量的误差分别为Δ^AP_P,A和Δ^HP_C,H，J_m为基坐标位置误差雅可比矩阵,其中μ_k为光轴向量,I为单位矩阵,ρ_m为位置误差矩阵,其中,i为特征点当前的位置数，i≤p，k为光轴当前的位置数，k≤n，·^(i,k)为特征点在第k条光轴上第i个位置处变量·的值，{A}和{E}分别为主动机械臂基坐标系和末端坐标系，{P}和{H}分别为被动机械臂基坐标系和末端坐标系，{C}和{F}分别为相机坐标系和工具中心坐标系，^AR_P为被动机械臂基坐标系相对于主动机械臂基坐标系的姿态矩阵，^PR_H和^AR_E分别为被动机械臂末端相对于被动机械臂基座的姿态矩阵和主动机械臂末端相对于主动机械臂基座的姿态矩阵，^AP_E,A为在主动机械臂基坐标系中描述的主动机械臂末端相对于主动机械臂基座的位置向量，^EP_F,E为在主动机械臂末端坐标系中描述的工具坐标系相对于主动机械臂末端的位置向量，^PP_H,P为在被动机械臂基坐标系中描述的被动机械臂末端相对于被动机械臂基座的位置向量，和分别为^HP_C,H和^AP_P,A的名义值。