[发明专利]基于特征点的手眼标定方法

说明书

本发明公开了一种基于特征点的手眼标定方法，包括如下步骤：机器人按照多个相机拍照位姿，带动相机对固定在机器人周围的特征点进行多角度拍照，得到所述特征点在相机像素坐标系O_f‑uv中的坐标值为(u_i,v_i)，特征点在机器人基坐标系O_b‑x_by_bz_b下的位置为(x'_j,y'_j,z'_j)；记第i个相机拍照位姿下机器人基坐标系O_b‑x_by_bz_b到机器人末端工具坐标系O_t‑x_ty_tz_t的转换关系矩阵为联立多个相机成像模型方程，解算手眼关系矩阵^cT_t；本方法可以仅利用特征点，建立机器人手眼标定方程而实现快速标定，不需要标定板等标定设备，降低了对外界标定环境要求，有效提高手眼标定效率。

技术领域

本发明涉及机器人标定技术领域，尤其是一种基于特征点的手眼标定方法。

背景技术

随着工业自动化的发展，机器人视觉技术在工业生产中的应用广泛，如：将视觉相机固定在机器人末端法兰上，协助机器人实现目标物体的可视化，并通过机器人末端执行器实现引导抓取等任务。

机器人视觉技术中手眼标定是必要的环节，手眼标定能够确定视觉相机和末端执行器之间的位姿关系，通过手眼标定，机器人可根据相机拍照结果确定被测目标相对于末端执行器的空间位姿，从而精确指导机器人实现引导抓取任务。

传统的手眼标定方法通常采用：将标定板固定在平面上，分别从不同机器人位姿采集标定板图像，建立手眼标定模型；但该方法耗时长，且当标定板不太平整时，手眼标定精度会存在偏差，此外，机器人工作现场，受到环境因素制约，无法合适的固定标定板。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于特征点的手眼标定方法，本方法仅利用特征点，建立机器人手眼标定方程而实现快速标定，不需要标定板等标定设备，降低了对外界标定环境要求，有效提高手眼标定效率。

一种基于特征点的手眼标定方法，包括如下步骤：

机器人按照预先设定的多个相机拍照位姿，带动相机对固定在机器人周围的特征点进行多角度拍照，获得多张特征点图像，得到所述特征点在相机像素坐标系O_f-uv中的坐标值为(u_i,v_i)，i表示第i个相机拍照位姿，i＝1,2,3……n，n为相机拍照位姿数；

所述特征点在机器人基坐标系O_b-x_by_bz_b下的位置为(x'_j,y'_j,z'_j)，j＝1,2……m，m为特征点个数；

记第i个相机拍照位姿下机器人基坐标系O_b-x_by_bz_b到机器人末端工具坐标系O_t-x_ty_tz_t的转换关系矩阵为

根据相机成像模型可得：

其中，s_i为尺寸因子，M为经标定得到的相机内参矩阵；