[发明专利]一种用于手眼标定的机器人轨迹点生成方法

说明书

一种用于手眼标定的机器人轨迹点生成方法，该方法基于固定于地面的机器人、通过连接件固定于机器人法兰末端的标定板、相机支架、以及通过相机支架固定于地面的相机，该方法仅通过一次示教，其余点的位姿通过算法生成。该方法具有节约人工操作，生成位姿均匀等优点。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，特别涉及一种用于手眼标定的机器人轨迹点生成方法。

背景技术

通常情况下，机器人手眼标定需要人工示教多个位姿用于拍摄标定板，示教过程较为复杂，消耗时间较多；且示教的位姿在空间中分布可能并不均匀，进而影响标定效果。

发明内容

本公开提供了一种用于手眼标定的机器人轨迹点生成方法，用于简化机器人与相机间手眼关系标定的操作复杂度。

本公开提供的一种用于手眼标定的机器人轨迹点生成方法，所用的系统包括固定于地面的机器人、通过连接件固定于机器人法兰末端的标定板、相机支架、以及通过相机支架固定于地面的相机，所述方法包括以下步骤：

移动机器人末端，将标定板移动至相机视野内的近似中心，调整标定板角度，使标定板与相机的三个坐标轴分别近似平行；

记录标定板坐标系与机器人基坐标系之间的变换关系；

以相机的最大视场角在标定板上投射一矩形区域，记录该区域中心点和顶点在标定板坐标系中的坐标；

在标定板上方和下方一定距离处各选取一个平行平面，进行同样的投影，得到中心点和顶点在标定板坐标系中的坐标；

随机生成这些点处的姿态；

将所述坐标和姿态组合，得到生成的系列标定轨迹点；

将所述生成的系列标定轨迹点从标定板坐标系变换到机器人基坐标系，即可得到可用于手眼标定的机器人轨迹点。

优选的，所述记录当前标定板坐标系与机器人基坐标系之间的变换关系，包括以下步骤：

从机器人示教面板读出当前法兰坐标系到机器人基坐标系的变换关系其中法兰坐标系为h，机器人基坐标系为r；

通过所述连接件的CAD模型，获得标定板坐标系与法兰坐标系之间的变换关系其中标定板坐标系为b；

则从标定板坐标系到机器人基坐标系的变换关系为：

优选的，所述以相机的最大视场角在标定板上投射的矩形区域中心点和顶点在标定板坐标系中的坐标为：

设相机在x和y轴方向的视场角分别为θ_x和θ_y，近似测量相机到标定板中心的距离l_b，则标定板上所述矩形区域中心点和4个顶点在标定板坐标系中的坐标P_1，j(0≤j≤4)为：

优选的，随机生成这些点处的姿态的方法为：

随机生成15个欧拉角(θ_i，j，x，θ_i，j，y，θ_i，j，z)(0≤i≤2，0≤j≤4)，其中所有的角度θ∈[-θ_rand，θ_rand]，θ_rand为用户给定的随机范围；

任意一个欧拉角(θ_Rx，θ_Ry，θ_Rz)均可表示为一个3x3的旋转矩阵，由此可得到15个旋转矩阵记为R_i，j。

优选的，所述θ_rand小于10°。

优选的，将所述坐标和姿态组合，得到生成的系列标定轨迹点的方法为：