[发明专利]一种基于指数积模型的手眼机器人全自动标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及手眼机器人标定领域，更具体地说是涉及一种基于指数积模型的手眼机器人全自动标定方法，以提高手眼机器人的绝对定位精度。

背景技术

手眼机器人是指在机器人末端安装相机，起到眼睛的作用，由于它灵活方便，备受人们关注。其整体标定精度的高低是决定该机器人能够应用到实际的一种重要指标，手眼机器人的整体标定包括相机标定、手眼标定、机器人本体标定，其中相机标定是指对机器人末端固定安装的相机内参数进行标定。手眼标定是对机器人末端工具与安装在其上的相机之间的关系进行标定。机器人本体标定是对机器人各关节参数进行标定，不同的运动学模型有不同的参数定义。每一部分标定都是机器人视觉领域不可忽视的问题，都比较复杂，因此对手眼机器人的应用带来很多不便，为此人们在保证精度的前提下尽量简化标定过程，有相机标定和手眼标定同时进行的，有手眼标定与机器人本体标定同时进行的，也有相机标定与机器人本体标定同时进行的，但还没有一种将三者同时进行的标定方法，而且标定过程复杂需要交互才能实现，因此迫切需要研制开发一种简单的、有效的自动方法来实现手眼机器人的整体标定。

发明内容

本发明的任务在于解决现有技术中手眼机器人标定方法存在的不足，提供一种基于指数积模型的手眼机器人全自动标定方法。

其技术解决方案是：

一种基于指数积模型的手眼机器人全自动标定方法，包括以下步骤：

a提供工业机器人、末端双目相机、一块平面镜和若干觇标；末端双目相机采取可拆分式连接方式安装于机器人末端，觇标粘贴于平面镜的镜面上和机器人末端工具控制点处；然后进入步骤b，

b确定机器人的初始位置，并选择合适的位置将粘贴有觇标的平面镜放置于末端双目相机视场范围内，同时利用末端双目相机获取平面镜的镜面图像一张，该镜面图像中包含镜面觇标信息和反射到镜子里面的末端手抓上的觇标信息，用来标定手眼关系；然后进入步骤c，

c控制机器人从末端关节开始逐一旋转，利用末端双目相机在每个关节旋转过程中间隔一定角度拍摄镜面觇标图像一次，直到其超出相机视场范围为止；假设机器人每个关节运动过程中获得m_i幅图像，i=1,...,n，n为机器人关节个数，利用幅图像标定相机和机器人关节参数。

上述步骤a中，设定机器人的指数积运动模型为：

gwt(θ)=eξ^1θ1eξ^2θ2...eξ^nθn]]>

其中g_WT(θ)是机器人处于θ=(θ₁,θ₂,θ₃,...,θ_n)时末端工具坐标系T相对世界坐标系W的变换关系，是运动旋量的指数矩阵；

上述步骤b中，设定手眼变化关系为A_ch，其中A_oc和A_ch′为已知数据；