[发明专利]一种快速双机械臂基坐标系标定方法

权利要求书

1.一种快速双机械臂基坐标系标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、离线规划m组左、右机械臂的运动轨迹；

步骤2、左、右机械臂按照每一组运动轨迹分别进行运动，运动结束后，记录机械臂末端坐标系到机械臂基坐标系的转换关系：左臂的转换关系为A_1i，右臂的转换关系为A_2i；在每一组运动的同时，左、右相机分别采集一次包含标定板的图像，获得左相机采集到的图像集A_i和右目相机采集到的图像集B_i；其中，i＝1,2,3...m；

步骤3、根据图像集A_i和B_i对相机进行标定，分别获得标定板坐标系到左、右相机坐标系的转换关系C_1i和C_2i；

步骤4、根据步骤2中的左、右机械臂末端坐标系到机械臂基坐标系的转换关系和步骤3中的标定板坐标系分别到左、右相机坐标系的转换关系，分别解算出左、右机械臂手眼转换关系X₁和X₂；

步骤5、根据步骤2中的左、右机械臂末端坐标系到机械臂基坐标系的转换关系、步骤3中的标定板坐标系分别到左、右相机坐标系的转换关系和步骤4中左、右机械臂手眼转换关系X₁和X₂，利用最小二乘法拟合获得左机械臂基坐标系到右机械臂基坐标系的转换关系T，即完成双机械臂基坐标系标定工作。

2.根据权利要求1所述的快速双机械臂基坐标系标定方法，其特征在于，步骤2中采用的标定板为12*9的棋盘格标定板，每个棋盘格的尺寸为30mm。

3.根据权利要求1或2所述的快速双机械臂基坐标系标定方法，其特征在于，步骤3所述根据图像集A_i和B_i对相机进行标定，分别获得标定板坐标系到左、右相机坐标系的转换关系C_1i和C_2i，具体为：将图像集A_i和B_i分别导入至Matlab单目相机标定工具箱，输入标定板的方格尺寸参数，进行相机标定，分别获得标定板坐标系到左、右相机坐标系的转换关系C_1i和C_2i。

4.根据权利要求1所述的快速双机械臂基坐标系标定方法，其特征在于，步骤4所述解算出左、右机械臂手眼转换关系X₁和X₂具体采用TSAI手眼标定方法解算。

5.根据权利要求1所述的快速双机械臂基坐标系标定方法，其特征在于，步骤5具体为：

假设双机械臂系统中的坐标系包括：C_b为建立在标定板上的目标坐标系，即世界坐标系，C_c1,C_c2分别为左、右相机的坐标系，C_e1,C_e2分别为左、右机械臂末端的坐标系，C_r1,C_r2分别为左、右机械臂的基座标系；

步骤5-1、结合上述坐标系，从目标坐标系C_b变换到右机械臂基座标系C_r2，包括两种方式：一种是先从目标坐标系C_b变换到左机械臂基座标系C_r1，然后再变换到右机械臂基座标系C_r2；另一种是直接从目标坐标系C_b变换到右臂基座标系C_r2，两种方式等价；针对每一组左、右机械臂的运动轨迹，建立等式关系为：

T_iA_1iX₁C_1i＝A_2iX₂C_2i

即：

T_i＝(A_2iX₂C_2i)(A_1iX₁C_1i)^-1

式中，T_i为第i组左、右机械臂运动轨迹对应的左机械臂基坐标系到右机械臂基坐标系的转换关系；

步骤5-2、针对每一个T_i，求取相应的误差err_ij：

err_ij＝||T_iA_1jX₁C_1j-A_2jX₂C_2j||₂ j＝1,2,...,m

每一个T_i对应m个误差err_ij；

步骤5-3、求取每个T_i对应的m个误差err_ij的方差v_i，选取m个方差v_i中最小的方差对应的T_i作为最终的双臂基座标系转换关系T。