[发明专利]柔性机器人位姿测量方法及装置

权利要求书

1.一种柔性机器人位姿测量方法，其特征在于，包括：

获取充电头图像：通过柔性机器人末端执行器上的视觉测量设备采集充电头图像，所述充电头图像中包括多个圆面；

充电头图像椭圆拟合：根据最小二乘椭圆拟合方法对所述圆面进行椭圆拟合，得到多个椭圆；

获取初始位姿信息：对任意两个所述椭圆进行位姿求解，得到多组参考位姿信息，根据约束条件选择有效参考位姿信息，并根据所述有效参考位姿信息得到所述柔性机器人的初始位姿信息；

获取相对位姿信息：进行多次采集测量，得到多组所述初始位姿信息，进行扩展卡尔曼滤波建模，得到所述柔性机器人末端执行器与所述充电头的相对位姿信息；

获取柔性机器人关节角度数据：获取位姿偏差，根据所述位姿偏差计算所述柔性机器人末端执行器的期望速度，并根据所述期望速度获得所述柔性机器人每个关节的角度数据。

2.根据权利要求1所述的一种柔性机器人位姿测量方法，其特征在于，还包括对接充电头：

判断所述位姿偏差的值是否大于预设容错阈值；

当所述位姿偏差的值小于所述预设容错阈值时，根据所述每个关节的角度数据，对接所述柔性机器人和所述充电头；

当所述位姿偏差的值大于所述预设容错阈值时，调整所述末端执行器的位姿，重新计算调整后位姿偏差，直至所述调整后位姿偏差的值小于所述预设容错阈值，对接所述柔性机器人和所述充电头。

3.根据权利要求2所述的一种柔性机器人位姿测量方法，其特征在于，所述位姿偏差包括：位置偏差和姿态偏差，对应的预设容错阈值包括位置容错阈值和姿态容错阈值。

4.根据权利要求1所述的一种柔性机器人位姿测量方法，其特征在于，所述获取充电头图像包括：获取模板图像，根据模板匹配算法对所述充电头图像进行模板匹配，以得到有效的充电头图像。

5.根据权利要求1所述的一种柔性机器人位姿测量方法，其特征在于，所述位姿求解包括：根据空间圆的成像原理，选取组成所述椭圆的两个圆面的圆心，分别计算其在视觉测量设备坐标系下的三维位置和法向量以作为参考位姿信息；

所述约束条件为：两个圆面的法向量夹角最小且两个圆心之间的距离最小。

6.根据权利要求3所述的一种柔性机器人位姿测量方法，其特征在于，所述获取位姿偏差包括：

根据所述相对位姿信息构建充电头参考坐标系；

获取所述充电头和所述末端执行器基于惯性坐标系的旋转矩阵，根据所述旋转矩阵获得所述位置偏差和所述姿态偏差。

7.一种柔性机器人位姿测量装置，其特征在于，包括：

获取充电头图像模块：用于通过柔性机器人末端执行器上的视觉测量设备采集充电头图像，所述充电头图像中包括多个圆面；

充电头图像椭圆拟合模块：用于根根据最小二乘椭圆拟合方法对所述圆面进行椭圆拟合，得到多个椭圆；

获取初始位姿信息模块：对任意两个所述椭圆进行位姿求解，得到多组参考位姿信息，根据约束条件选择有效参考位姿信息，并根据所述有效参考位姿信息得到所述柔性机器人的初始位姿信息；

获取相对位姿信息模块：用于进行多次采集测量，得到多组所述有效参考位姿信息，进行扩展卡尔曼滤波建模，得到所述柔性机器人末端执行器与所述充电头的相对位姿信息；

获取柔性机器人关节角度数据模块：用于获取位姿偏差，根据所述位姿偏差计算柔性机器人末端执行器的期望速度，并根据所述期望速度获得所述柔性机器人每个关节的角度数据；

对接充电头模块：用于判断所述位姿偏差的值与预设容错阈值的大小，并根据判断结果对接所述柔性机器人和所述充电头。

8.一种柔性机器人，其特征在于，包括：柔性机器人本体、视觉测量设备和充电头对接装置，用于根据权利要求1至6任一项所述的一种柔性机器人位姿测量方法进行位姿测量。