[发明专利]基于机械臂末端的标定方法、装置、介质及设备

说明书

本发明提供的基于机械臂末端的标定方法、装置、设备及介质，通过对目标物场景点云进行滤波处理，得到目标物点云数据集，目标物点云数据集基于相机坐标系，基于目标物标定点，驱动机械臂末端移动至标定点，获取相机标定点数据及机械臂末端标定点数据，相机标定点数据包括标定点基于相机坐标系的第一坐标，机械臂末端标定点数据包括械臂末端坐标系基于机械臂基坐标系中的位姿数据及标定点在机械臂基坐标系中的第二坐标，利用相机标定点数据及机械臂末端标定点数据计算得到相机坐标系相对于机械臂基坐标系的标定矩阵，能够利用该标定矩阵实现相机坐标系和机械臂基坐标系之间的转换，能够实现三维模型的手眼标定，过程简单，所需的外部工具较少。

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，特别是涉及基于机械臂末端的标定方法、装置、设备及介质。

背景技术

随着仓储物流的自动智能化程度日渐提高，机器视觉成为自动化实现的重要部分之一，在仓储物流运用中采用机械臂实现对目标物体的定位、抓取及搬运等工作。机械臂是一种能够按照预先设定的计划自动执行任务的机械设备，也是抓取控制系统中执行运动命令的主要硬件。

为了实现机械臂的抓取首先通过相机来获得目标物体的三维空间信息，需要进行机械臂手眼标定，即获取机械臂基坐标系与相机坐标系之间的转换关系。机械臂手眼标定是基于视觉的机械臂控制的重要组成部分，它的目的是测算搭载在机械臂末端执行器上的相机坐标系到末端执行器坐标系的姿态转换矩阵。

传统九点法工业手眼标定局限于二维平面，只能获取目标物体的二维平面信息，缺少空间内的z轴信息，只能在固定高度的平面上进行抓取。若机械臂在空间中进行抓取，则需进行三维空间手眼标定。

YANG等采用标定球代替标定板或其他复杂的三维模型进行手眼标定，这种方法参数化表示简单，但获得的球体中心的坐标易出现误差，标定过程较为复杂。

因此，寻找一种适配的机械臂标定方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术中机械臂手眼标定缺少空间z轴信息、过程繁琐、所需外部工具较多的技术问题，本发明的目的在于提供基于机械臂末端的标定方法、装置、设备及介质，能够快速简便地得到相机坐标系和机械臂基坐标系之间的标定矩阵。

第一方面，本发明提供基于机械臂末端的标定方法，包括如下步骤：

获取目标物场景点云，所述目标物场景点云通过设置在机械臂末端的相机拍摄取得，对所述目标物场景点云进行滤波处理，得到目标物点云数据集，所述目标物点云数据集基于相机坐标系；

基于目标物标记标定点，获取相机标定点数据，所述相机标定点数据包括所述标定点在相机坐标系中的第一坐标；

驱动机械臂末端移动至所述标定点，获取机械臂末端标定点数据，所述机械臂末端标定点数据包括机械臂末端坐标系基于机械臂基坐标系中的位姿数据及标定点在机械臂基坐标系中的第二坐标；

利用所述位姿数据计算得到机械臂末端坐标系相对于机械臂基坐标系的第一转换矩阵；

基于所述第一坐标、所述第二坐标及所述第一转换矩阵进行计算分析，得到相机坐标系相对于机械臂末端坐标系的第二转换矩阵；

根据所述第一转换矩阵及所述第二转换矩阵得到相机坐标系相对于机械臂基坐标系的标定矩阵，所述标定矩阵用于将目标点从相机坐标系转换到机械臂基坐标系。

可选地，所述根据所述第一转换矩阵及所述第二转换矩阵得到相机坐标系相对于机械臂基坐标系的标定矩阵，所述标定矩阵用于将目标点从相机坐标系转换到机械臂基坐标系，包括：

利用如下公式计算所述标定矩阵：