[发明专利]基于随机标记点阵的机器人手眼标定方法

权利要求书

1.一种基于随机标记点阵的机器人手眼标定方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、构建点阵坐标系：对机器人的末端执行器进行平移与旋转，位置固定的3D相机通过对末端执行器上的随机标记点阵中的圆标记点进行特征识别、双目重建以及多视角匹配，构建点阵坐标系并获取标记点阵在点阵坐标系中的坐标信息；

步骤2、获取法兰盘坐标系与基坐标系之间的转换关系：机器人的末端执行器通过法兰盘安装在机器人本体上；机器人具有基坐标系和法兰盘坐标系；在3D相机视场范围内，对末端执行器的位置及姿态进行变换；获取末端执行器处于不同位姿时，法兰盘坐标系与基坐标系之间的转换关系；

步骤3、获取点阵坐标系到相机坐标之间的转换关系：在步骤2获取法兰盘坐标系与基坐标系之间的转换关系的同时，通过对3D相机的可视圆标记点进行重建及姿态解算，获取点阵坐标系到3D相机的相机坐标之间的转换关系；

步骤4、解算手眼关系：根据法兰盘坐标系与机器人基坐标系以及点阵坐标系与相机坐标系的变换关系，解算出相机坐标系与机器人基坐标系之间的变换矩阵，实现手眼标定。

2.根据权利要求1所述的基于随机标记点阵的机器人手眼标定方法，其特征在于：步骤1中，点阵坐标系的构建方法，包括如下步骤：

步骤1.1.1、粘贴圆标记点：在末端执行器的四周随机粘贴不少于设定数量的圆标记点，组成随机标记点阵；

步骤1.1.2、寻找点阵坐标系原点：在3D相机视场范围内，以当前末端执行器的位置为初始位置；在初始位置时，取随机标记点阵中的一个设定圆标记点作为原点O_m；此时，原点O_m在相机坐标系下为点^Cp；

步骤1.1.3、构建点阵坐标系：将末端执行器沿法兰盘坐标系的X轴运动设定距离后，点^Cp在3D相机视野中变为^Cp_x，则向量为点阵坐标系的X_m轴；将末端执行器沿法兰盘坐标系的Y轴运动设定距离后，点^Cp在3D相机视野中变为^Cp_y，则向量为点阵坐标系的Y_m轴，进而得到点阵坐标系为O_m-X_mY_mZ_m。

3.根据权利要求2所述的基于随机标记点阵的机器人手眼标定方法，其特征在于：步骤1.1.2中，作为原点O_m的设定圆标记点选取方法，包括如下步骤：

步骤1.1.2A、获取点集^CP_o：末端执行器在初始位置时，使用3D相机识别当前视野中的n个圆标记点并基于双目三角测量原理对n个圆标记点进行三维感知，获取对n个圆标记点在相机坐标系O_c-X_cY_cZ_c下的点集^CP_o；

步骤1.1.2B、对点集^CP_o计算重心

步骤1.1.2C、选择原点O_m：将n个圆标记点中最靠近重心的一个圆标记点作为原点O_m。