[发明专利]一种机械臂自动手眼标定的方法及系统、终端

权利要求书

1.一种机械臂自动手眼标定的方法，其特征在于，包括：

S1，设定数据采集所需要的姿态边界点，并设定相机中心到标定板之间的距离范围以及相机光轴到标定板法线之间的角度范围；

S2，根据机械臂的初始位置，在保证标定板在视野内的情况下微调姿态采集少量数据点用于估算标定板初始位置；包括：

S2.1：在S1定义的距离范围内随机生成一个距离，在角度范围内随机生成一组角度；

S2.2：控制机械臂从起始位置向2.1中生成的姿态位置移动，每移动一设定距离采集一张图片，若图片中已无法识别出标定板或者已到达2.1中生成的位姿，则停止；停止时已有采集到的数据，取最近一次采集的数据作为初始标定的数据点之一，否则重复2.1直到采集到数据；

S2.3：重复2.1和2.2，直到已采集足够数量的初始数据；

S2.4：根据2.3中采集到的数据点计算眼在手上的标定，求出标定板到基座，相机到机械臂尖端的外参矩阵；

S3，以S2中标定板初始位置作为采样点生成的基准点，在S1设定的范围内均匀采样预定数量的采样点，所述采样点是在标定板坐标系下相机的姿态位置；包括：

S3.1：在S1设定的距离范围内等概率随抽样n个距离，n为预定采样点的数量；

S3.2：在S1设定的角度范围内等概率随抽样n组角度，其中每一组角度包含四个参数，第一个参数描述相机到标定板坐标中心的方位角，从0度到360度之间等距离抽取；第二个参数描述相机到标定板坐标中心的俯仰角，从S1设定的范围中等间隔抽取；第三个参数描述相机到标定板坐标中心的翻滚角，从S1设定的范围中等间隔抽取；

S3.3：基于S3.1和S3.2中所采样的距离和角度能确定唯一的相机相对于标定板坐标系的位置和姿态，此时，相机的光轴朝向标定板坐标系的正中心，在保证标定板在视野中的情况下随机在相机的x轴和y轴方向随机抽取一个偏移角，来保证标定板可能出现在画面中的任意位置；

S3.4：组合S3.1、S3.2、S3.3中所生成的距离和角度得到n个标定采样点；

S4，控制所述机械臂逐一经过S3采样点，同时控制相机在每个采样点进行拍照和计算，实现机械臂自动手眼标定；

S4中，控制所述机械臂逐一经过S3采样点，同时控制相机在每个采样点进行拍照和计算，实现机械臂自动手眼标定，包括：

S4.1：对于S3所生成的所有采样点，将其位姿换算到机械臂关节空间中，每一个姿态使用机械臂所有关节的角度来描述；

S4.2：以两个姿态间对应关节角度差最大值作为衡量两个姿态之间距离的指标，计算遍历所有采样点的最短路径；

S4.3：按照S4.2中得到的最短路径顺序遍历所有采样点的过程中，每采集一个点就重新计算手眼标定，求出标定板到基座、相机到机械臂尖端的外参矩阵，并且依据更新后的矩阵采集下一个采样点。

2.根据权利要求1所述的机械臂自动手眼标定的方法，其特征在于，还进一步包括：对标定结果做自我检查。

3.根据权利要求1所述的机械臂自动手眼标定的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括：在S4计算结束之后，对标定结果做一个自我检查；

所述对标定结果做自我检查，包括：

无论是眼在手上还是眼在手外的情况，对于每一个采集了的数据点通过计算AxB^-1得到基于x计算的y’，A为标定板到相机的外参矩阵，x为相机到机械臂基座的外参矩阵，B为机械臂基座到机械臂尖端的外参矩阵；

将多组计算得到的y’与最终计算出的y做误差分析。