[发明专利]一种姿态与位置解耦的机器人视觉寻位方法

权利要求书

1.一种姿态与位置解耦的机器人视觉寻位方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过靶标进行位置标定，得到靶标位置深度作为标定深度d₀，以及该标定深度下移动单位像素的实际偏移量

S2、示教机器人，使机器人末端的相机面对目标物体，根据相机获取的目标物体点云信息，得到目标物体所在平面的法向量，根据该法向量调整机器人姿态，使机器人末端与目标物体所在平面平行；

S3、获取相机图像，识别当前深度下目标物体像素坐标(U,V)，以及目标物体平面到相机的深度值d₁；根据标定深度d₀及实际偏移量得到深度为d₁时移动单位像素的实际偏移量进而根据实际偏移量和目标物体像素坐标(U,V)得到找中补偿向量，根据该找中补偿向量在水平方向调整机器人，使目标物体位于相机图像正中；然后在深度方向移动机器人至标定高度d₀；

S4、再次获取相机图像，识别当前深度下目标物体像素坐标(U',V')，进而得到寻位补偿向量，根据寻位补偿向量调整机器人，使机器人到达目标物体处，完成机器人视觉寻位。

2.如权利要求1所述的姿态与位置解耦的机器人视觉寻位方法，其特征在于，步骤S2中，获取目标物体所在平面的法向量，具体包括如下步骤：使机器人末端的相机面对目标物体，根据相机获取的目标物体点云信息，根据点云信息划分点云凸包，并移动机器人末端使凸包包裹目标工件平面，然后由凸包分割出的点云拟合平面方程，进而得到目标物体所在平面的法向量

3.如权利要求2所述的姿态与位置解耦的机器人视觉寻位方法，其特征在于，步骤S2中，根据法向量调整机器人姿态，具体包括如下步骤：

先将法向量转换到机器人基座坐标系下表示为：

其中，表示末端坐标系到基座坐标系的旋转矩阵，表示相机坐标系到末端坐标系的旋转矩阵；

然后根据和向量(0,0得到机器人旋转轴和转角进而将旋转转换为四元数，得到机器人末端姿态调整参数，将其输入机器人对机器人姿态进行调整。

4.如权利要求1所述的姿态与位置解耦的机器人视觉寻位方法，其特征在于，步骤S3中，实际偏移量具体计算式如下：

5.如权利要求4所述的姿态与位置解耦的机器人视觉寻位方法，其特征在于，步骤S3中，找中补偿向量具体计算式如下：

其中，width和depth分别表示图像宽度和高度。

6.如权利要求1所述的姿态与位置解耦的机器人视觉寻位方法，其特征在于，步骤S4中，寻位补偿向量具体计算式如下：

其中，(u₀,v₀)为位置标定时，初始状态下的靶标像素坐标。

7.如权利要求1-6任一项所述的姿态与位置解耦的机器人视觉寻位方法，其特征在于，步骤S1中，通过靶标进行位置标定，具体包括如下步骤：

S11、在机器人末端安装相机和试触杆，并使相机视场内能看到试触杆末端；用示教的方式移动机器人，使试触杆末端与靶标重合，然后移开试触杆，得到靶标像素坐标(u₀,v₀)，靶标位置深度值d₀；

S12、保持机器人姿态和高度不变，水平移动机器人，标定得到移动单位像素坐标引起x和y方向上的实际偏移量

8.如权利要求7所述的姿态与位置解耦的机器人视觉寻位方法，其特征在于，步骤S12中，获取实际偏移量包括如下步骤：保持机器人姿态和高度不变，水平移动机器人，同时读取机器人在第一个位置上的末端坐标(x₁,y₁,z₁)，识别到的靶标像素坐标(u₁,v₁)；在第二个位置上的末端坐标(x₂,y₂,z₂)，识别到的靶标像素坐标(u₂,v₂)，得到该深度下移动单位像素坐标引起x和y方向上的实际偏移量