[发明专利]机械臂的位姿误差的检测方法及系统

说明书

本发明提供了一种机械臂的位姿误差的检测方法及系统，利用一测试平台进行检测，首先将标定板设置于机械臂的执行器末端，将摄像头设置于测试平台的移动端，对机械臂与摄像头进行手眼标定，得到机械臂的执行器末端与摄像头之间的位姿转换关系；在一测试位姿信息的控制下机械臂及测试平台均移动至相应位姿；摄像头拍摄标定板的原始图像，并提取出原始图像中对应标定板的图像特征；将图像特征映射至一理想标定板图像中进行特征比对即可得到机械臂的位姿误差。本发明利用测试平台替代人工改变机械臂到达的位姿，所以理论上可以检测连续、大量的点位，可完成整个测量空间点的位姿误差的全自动测量，机械臂的位置和姿态可同步检测。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机械臂的位姿误差的检测方法系统。

背景技术

随着自动化技术的快速发展，机械自动化技术已经逐渐应用于工业生产各个环节，机械自动化的标志之一——机械臂，是替代人工进行工件运输、加工及操作的主要设备之一。在上述应用场景中，机械臂运动的定位精度控制始终是需要重点解决的问题。

由于机械臂在其运动空间内可到达的点位理论上是无穷多个，目前的定位精度检测装置只能检测特殊的一些点位或者有限的点位，当大量点位需要检测时，工作量非常巨大；并且，由于是手动改变机械臂到达的点位，所以无法实现连续、大量的点位精度检测；而且，现有的位姿误差检测装置只能检测到机械臂的位置误差，无法检测到机械臂的姿态误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械臂的位姿误差的检测方法及系统，能够自动检测机械臂的位姿误差，减少测试人员的工作量。

为了达到上述目的，本发明提供了一种机械臂的位姿误差的检测方法及系统，利用一测试平台进行检测，所述测试平台具有固定端和移动端，所述移动端能够相对所述固定端移动，包括：

将标定板设置于所述机械臂的执行器末端上，将摄像头设置于所述测试平台的移动端，对所述执行器末端与所述摄像头进行手眼标定，得到所述执行器末端与所述摄像头之间的位姿转换关系；

所述机械臂将所述标定板移动至一测试位姿指示的位姿处，所述测试平台根据所述位姿转换关系转换所述测试位姿信息以将所述摄像头移动至转换后的所述测试位姿信息指示的位姿处；

所述摄像头拍摄所述标定板的原始图像，并提取出所述原始图像中对应所述标定板的图像特征；以及，

将所述图像特征映射至一理想标定板图像中进行特征比对，得到所述机械臂的位姿误差。

可选的，所述标定板上设置有对位标识。

可选的，所述特征比对的步骤包括：

将所述图像特征映射至所述理想标定板图像中；

对所述图像特征进行旋转、平移或缩放中的一种或多种操作直至所述图像特征与所述理想标定板图像重合；以及，

根据所述图像特征的旋转角度、平移距离及缩放倍数得到所述机械臂的位姿误差，其中，所述位姿误差包括旋转角度、平移距离及缩放倍数中的一个或多个。

可选的，对所述图像特征进行旋转，包括将所述图像特征绕其中心进行空间旋转及平面旋转，所述图像特征的旋转角度包括平面角度及空间角度。

可选的，以所述标定板的中心为原点建立RST坐标系，其中，R轴和S轴在所述标定板所在的平面内且分别沿所述标定板的横向和纵向，T轴垂直于所述标定板所在的平面，所述机械臂的位姿误差包括沿R轴、S轴及T轴平移的位置误差和/或绕R轴、S轴及T轴旋转的姿态误差。

可选的，对所述图像特征进行旋转、平移或缩放中的一种或多种操作且同时得到所述机械臂的位姿误差的步骤包括：

获取所述图像特征的中心；