[发明专利]一种机械臂手眼标定装置及方法

说明书

本发明适用于机器人视觉技术领域，提供了一种机械臂手眼标定装置及方法，装置包括：垂直标定板，垂直标定板由两标定板组成，两标定板垂直固定，两标定板的交线位于标定板的侧边，标定板的表面设有定位点，定位点关于交线对称设立，垂直标定板通过两长度可调节的支撑杆与行架固定；圆盘，圆盘的一侧设有滑块，滑块与滑轨滑动连接，滑轨垂直于行架设置；机械臂设于行架的下方，机械臂的末端装有标定头，机械臂通过底座与模组滑动连接，底座上设有激光雷达，激光雷达位于标定板的下方。标定板设计为垂直状，便于建立工具坐标系，标定板上设计了定位点，提供了工具坐标系的准确创建位置；设计了用于检测标定误差的圆盘，提供当前手眼标定精度。

技术领域

本发明属于机器人视觉技术领域，提供了一种机械臂手眼标定装置及方法。

背景技术

在视觉领域，机械臂需要根据视觉信号给出相应路径规划操作，但机械臂坐标系与视觉坐标系分别为两个独立的模块，所以当需要实现联合操作时，机械臂坐标系需要与视觉坐标系间形成一定的转化统一关系(手眼标定)，当转化关系十分精确时就可实现机械臂与视觉间的联合。

手眼工业机械臂系统主要有eye-in-hand和eye-to-hand两类系统，其中，eye-in-hand系统中，激光雷达固定在机械臂的一个固定位置，其可以随同机械臂从不同方位观察标定板，因雷达扫描点云时存在噪声以及点云自身分布不均衡等因素影响，最终标定精度不够高。

发明内容

本发明实施例提供一种机械臂手眼标定方法，旨在提高三维视觉中激光雷达与机械臂的标定精度。

为了解决上述目的，本发明提供一种机器人手眼标定的装置，该装置包括：

垂直标定板，垂直标定板由两标定板组成，两标定板垂直固定，两标定板的交线位于标定板的侧边，标定板的表面设有定位点，定位点关于交线对称设立，垂直标定板通过两长度可调节的支撑杆与行架固定；

圆盘，圆盘的一侧设有滑块，滑块与滑轨滑动连接，滑轨垂直于行架设置；

机械臂设于行架的下方，机械臂的末端装有标定头，机械臂通过底座与模组滑动连接，底座上设有激光雷达，激光雷达位于标定板的下方。

为了解决上述目的，本发明提供一种机器人手眼标定方法，所述方法包括如下步骤：

S1、控制机械臂末端的标定头沿垂直标定板上的定位点及交线移动，构建机械臂的局部坐标系R₁；

S2、控制激光雷达水平移动，扫描获取垂直标定板的点云图像；

S3、基于点云图像来确定垂直标定板在激光雷达坐标系下的工具坐标系R₂；

S4、基于标定点在雷达坐标系R₃中的坐标及在工具坐标系R₂中的坐标，计算从雷达坐标系R₃转换至工具坐标系R₂中的旋转矩阵r及平移向量t。

进一步的，在步骤S4之后还包括：

S5、将圆盘的靶心移动至位置一；

S6、向机械臂发送靶心当前在局部坐标系中的位置，控制机械臂朝靶心运动，测量机械臂末端的标定头与靶心间的偏差，即检测标定头与靶心间的距离。

进一步的，在步骤S5之后还包括：

S7、将圆盘的靶心移动至位置二，执行步骤S6；

S8、将圆盘的靶心移动至位置三，执行步骤S6；

S9、取三次偏差值的平均值作为当前的标定偏差；

所述位置二和位置三关于位置一对称。

进一步的，在步骤S9之后还包括：