[发明专利]一种基于视觉的双机器人相对位姿在线标定方法

说明书

本发明属于多机器人相对位姿标定领域，并具体公开了一种基于视觉的双机器人相对位姿在线标定方法，该方法包括如下步骤：第一步，分别离线确定机器人A的基坐标系{A}与相机坐标系{C}的位姿关系^AT_C，以及机器人B的基坐标系{B}与靶标坐标系{M}的位姿关系^BT_M；第二步，通过视觉测量技术在线获取相机坐标系与靶标坐标系的位姿关系^CT_M，根据^AT_C、^BT_M和^CT_M坐标系闭环构建标定方程来计算双机器人相对位姿关系^AT_B，以此完成双机器人基坐标系的标定。本发明仅需一次离线测定便可按需进行多次高精度的在线标定，适合多机器人相对位姿经常变化且对协同作业精度要求较高，需要频繁、快速进行相对位姿标定的场合。

技术领域

本发明属于机器人相对位姿标定领域，更具体地，涉及一种基于视觉的双机器人相对位姿在线标定方法。

背景技术

随着机器人技术的发展及工作环境与任务的复杂性增加，越来越多的场合需要采用以双机器人为代表的多机器人协同作业模式，如：飞机蒙皮等薄壁类零件的制孔装配与铣削加工、双机器人面向大型风电叶片的磨抛加工，以及传统的双机器人协调焊接、喷涂、搬运等。

由于制造业通常对精度有严苛的要求，采用双/多机器人系统协同作业时每个机器人必须准确知道彼此基坐标系间的相对位姿关系。然而，现有的双/多机器人系统中，机器人的位置在整个作业过程中通常是固定不变的；且一旦系统中某个机器人的位置发生变动，势必需要再次进行较为复杂的标定过程。

目前，现有标定方法主要有两大类：接触式方法和非接触式方法。其中，接触式方法主要借助双机器人末端的标定工具来进行数次满足特定约束关系的运动，然后构造闭环运动链并建立标定方程组进行双机器人基坐标系关系的求解，根据原理的不同，主要有三点法、四点法等，根据标定工具的不同，可分为标定针、轴孔法、标定板等；非接触式方法主要借助三维测量设备(如激光跟踪仪、视觉传感器、电子经纬仪等)记录每个机械臂末端标记点的运动信息，建立相应的标定方程组进行双机器人基坐标系关系的求解。相较而言，接触式方法原理简单，但人工参与度高，效率较低；非接触式方法标定前的准备工作较为繁杂，且标定速度仍停留在分钟级，标定速度慢。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于视觉的双机器人相对位姿在线标定方法，其通过构造两个中间坐标系即相机坐标系{C}和靶标坐标系{M}，并结合双机器人的基坐标系{A}和{B}，采用离线测定结合在线标定的方式实现协作机器人相对位姿的标定，具有简便易用、精度较高、速度快(秒级)的优点，可面向未来双/多机器人移动操作/加工的需要。

为实现上述目的，本发明提出了一种基于视觉的双机器人相对位姿在线标定方法，该标定方法通过相机C和靶标M构造两个中间坐标系，即相机坐标系{C}和靶标坐标系{M}，其中，相机C与机器人A固连，该机器人A的基坐标系为{A}，靶标M与机器人B固连，该机器人B的基坐标系为{B}，该标定方法通过离线结合在线测定的方式以解算双机器人相对位姿关系^AT_B，其包括以下步骤：

S1离线测定：分别确定机器人A的基坐标系{A}与相机坐标系{C}的相对位姿关系^AT_C，以及机器人B的基坐标系{B}与靶标坐标系{M}的相对位姿关系^BT_M；