[发明专利]一种适用于视觉伺服插拔作业的标定方法

权利要求书

1.一种适用于视觉伺服插拔作业的标定方法，其特征在于：所述方法通过以下步骤实现：

步骤一、标定准备工作：

为机器人机械臂末端关节设置插头夹持装置，插头夹持装置的两个对称的夹子上分别设置一标定板，机器人机械臂上还安装有相机，相机对准目标，且相机视野范围内包含插口与插头夹持装置；其中，目标是指插入了插针的插口；

步骤二、利用相机采集包含插针、插口和插头夹持装置的图像；其中，采集图像过程中利用激光光源提供光照，且将激光光源对准插头夹持装置及插口；

步骤三、利用深度学习算法进行特征识别，分别获得插口中每个插针的中心点(x_p1,y_p1)和(x_p2,y_p2)，以及插头夹持装置上每个标定板的中心点(x_b1,y_b1)和(x_b2,y_b2)；

步骤四、由插针的中心点计算插口中点(x_dm,y_dm)坐标以及插口偏角θ_d；并由插头夹持装置上每个标定板的中心点计算插头夹持装置中点以及插头夹持装置偏角θ_b；

步骤五、将步骤四获得的插口中的点坐标由图像坐标系转移到机器人机械臂末端关节坐标系当中；

首先，将点转移到像平面坐标系；

然后，将插口中点坐标(x_dm,y_dm)转移到相机末端关节坐标系当中，获得插口中点在机器人末端坐标系的坐标

步骤六、在末端坐标系中计算视觉伺服图像特征误差：

利用获得的插针特征点和插口偏角θ_d，以及标定板特征点和插头夹持装置偏角θ_b，计算视觉伺服中的图像误差，并将该误差点以及误差角度θ_err作为视觉伺服特征；

步骤七、将视觉伺服特征发送给机器人视觉伺服算法，进而在机器人的主控制程序中控制机器人运动。

2.根据权利要求1所述的一种适用于视觉伺服插拔作业的标定方法，其特征在于：所述的步骤一中机器人机械臂上还安装有相机具体为，机器人机械臂末端关节上还安装有相机。

3.根据权利要求1或2所述的一种适用于视觉伺服插拔作业的标定方法，其特征在于：所述的步骤三中利用深度学习算法进行特征识别时，是采用pyTorch搭建的神经网络进行插口位置以及插头夹持装置的位置的识别的。

4.根据权利要求3所述的一种适用于视觉伺服插拔作业的标定方法，其特征在于：所述的步骤四中由插针的中心点计算插口中点(x_dm,y_dm)坐标以及插口偏角θ_d的计算公式如下：

同理，计算插头夹持装置中点以及插头夹持装置偏角θ_b。

5.根据权利要求1、2或4所述的一种适用于视觉伺服插拔作业的标定方法，其特征在于：所述的步骤五中将插口中点坐标(x_dm,y_dm)转移到相机末端关节坐标系当中，获得插口中点在机器人末端坐标系的坐标具体为：

将插口中点坐标(x_dm,y_dm)进行转换的公式为：

获得插口中点在机器人末端坐标系的坐标用于视觉伺服过程，插口偏角θ_d不做转换。

6.根据权利要求5所述的一种适用于视觉伺服插拔作业的标定方法，其特征在于：所述的步骤六中计算视觉伺服中的图像误差的过程为，通过如下公式进行计算：

θ_err＝θ_b-θ_d

将该误差点以及误差角度θ_err作为视觉伺服特征。

7.根据权利要求6所述的一种适用于视觉伺服插拔作业的标定方法，其特征在于：所述的步骤七中，将视觉伺服特征发送给机器人视觉伺服算法，进而在机器人的主控制程序中控制机器人运动的过程为：

步骤七一、先控制机器人到插头与插口组装作业位置附近，保证相机视野中包含标定板与插口，且标定板在标定过程中不会再遮挡插口；

步骤七二、控制机器人使操作端末端距离插口位置的高度固定，且机器人操作端末端插头夹持装置上的两个标定板所在平面平行于插口上口所在平面；

步骤七三、机器人进行视觉伺服，通过深度学习方法来识别标定板与插口，并通过TCP/IP协议发送给机器人控制器，机器人控制器的TCP/IP接收程序首先接收识别点，然后在所述程序当中将接受到的识别点转化为视觉伺服过程当中所需要的图像特征信息，并传给机器人控制主程序以供视觉伺服指令使用；

步骤七四、待伺服完成，在程序的配置文件中记录此时图像中插头夹持装置与插口对准重合时的中心的位置以及偏角，即为插头夹持装置中点以及插头夹持装置偏角θ_b。