[发明专利]一种应用于柔性机器人的混合标定方法及装置

权利要求书

1.一种应用于柔性机器人的混合标定的装置，具有固定基座、设置于所述固定基座上的柔性机器人、视觉系统以及控制系统，其特征在于，所述视觉系统设有手眼相机、全局相机、外部基座标定板以及末端标定板，所述手眼相机和所述末端标定板与所述柔性机器人的末端连接，所述全局相机与所述外部基座标定板固定于所述固定基座的一侧；其中，所述手眼相机用于拍摄所述外部基座标定板，获取相对位姿信息，所述全局相机用于拍摄所述末端标定板，获取相对位姿信息；其中，所述控制系统包括：

特征提取模块，用于通过视觉特征获取相机与标定板之间的位姿特征信息；

位姿求解模块，用于对已获取相机与标定板之间的位姿特征信息，采用XBX^-1＝YCY^-1或XBY＝CZ混合标定数学模型求解柔性机器人末端与手眼相机、末端标定板的相对位姿；其中，在XBX^-1＝YCY^-1中，在XBY＝CZ中，X＝^gcT_cb，Y＝^clT_eh,Z＝^mkT_eh,B_cl＝^cbT_cl,C_gc＝^gcT_mk；

标定转换模块，用于通过坐标系转换，由已得到柔性机器人末端与手眼相机、末端标定板的相对位姿信息，进而得到柔性机器人末端相对于基座的位姿；

运动学参数更新模块，用于根据所获取误差模型，使用粒子群算法求解所设计优化模型，求得最优运动学参数。

2.一种利用如权利要求1所述的应用于柔性机器人的混合标定的装置的进行混合标定的混合标定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1通过视觉系统，分别获取柔性机器人末端手眼相机到外部基座标定板，以及全局相机到柔性机器人的末端标定板的位姿转换关系；

S2通过混合手眼标定数学模型，求解得到柔性机器人上的手眼相机、外部基座标定板、末端标定板与柔性机器人末端之间的位姿转换关系；

S3通过坐标系转换，获得手眼相机、全局相机测量下的柔性机器人末端相对于固定基座的齐次变换矩阵；

S4通过将手眼相机、全局相机测量下与基于正运动学递推得到的柔性机器人末端相对于固定基座的位姿进行对比，得到柔性机器人末端位姿的误差模型，并根据此建立优化模型，最小化误差；

S5通过粒子群优化算法对优化模型进行求解，得到最优D-H参数，对柔性机器人运动学参数进行标定，提高柔性机器人末端位姿的控制精度。

3.根据权利要求2所述的一种应用于柔性机器人的混合标定的装置的进行混合标定的混合标定方法，其特征在于，所述步骤S2中的混合手眼标定数学模型包括XBX^-1＝YCY^-1和XBY＝CZ，求解柔性机器人末端相对于手眼相机、柔性机器人末端相对于末端标定板齐次变换矩阵。

4.根据权利要求2所述的一种应用于柔性机器人的混合标定的装置的进行混合标定的混合标定方法，其特征在于，所述步骤S3中通过柔性机器人末端的连续运动，视觉标定系统获得多组位姿信息，借助李代数的指数映射迭代求解柔性机器人末端相对于手眼相机、柔性机器人末端相对于末端标定板齐次变换矩阵；再通过D-H参数法获得机器人末端相对于基座的齐次变换矩阵。

5.根据权利要求2所述的一种应用于柔性机器人的混合标定的装置的进行混合标定的混合标定方法，其特征在于，所述步骤S5中以D-H参数的变化值为参数，以最小化柔性机器人末端位置与姿态差的加权和为目标，建立优化模型；并通过粒子群优化算法迭代计算优化模型，得出最优D-H参数，标定柔性机器人的正运动学参数。