[发明专利]一种基于激光和单目的机器人手眼协同定位方法

摘要

本发明公开了一种基于激光和单目的机器人手眼协同定位方法。现有的激光与视觉配合的定位方法实时性差、对硬件要求较高，而且协同定位设备不便于便携性、成本高。本发明主要包括以下几个方面：（1）利用单目与激光进行目标测距；（2）利用D-H方法，以及测距系统相对于机械臂末端位置、姿态不变的特性计算测距系统在三维空间中的位置和姿态（3）在上述关键技术基础上，实现了目标三维坐标的获取。本方法定位精度较高、实时性良好，且所需的硬件成本低廉，是一种非常实用的三维定位方案。

主权项

1. 一种基于激光和单目的机器人手眼协同定位方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤一：确定机械臂的机械结构，构建机械臂各模块的坐标系，并建立D-H参数表； 步骤二：根据激光发射器在机械臂上的安装位置,确定激光发射器相对于机械臂的末端执行器的位置转换矩阵；步骤三：当激光束被投射于目标物上时，设投射点为A，用摄像机对投射点进行捕获，并计算投射点在图像中的坐标G(X_G, Y_G)；步骤四：计算光心-目标连线与光轴的夹角；可通过下式评估：(1)其中，为图帧中心到投射点在图帧中位置的像素个数，为每个像素对应的弧度，为弧度误差；步骤五：根据计算激光发射点到投射点A的距离，由于摄像机安装时的光轴平行于激光束，故光束平行于光轴，只需要计算这个点沿纵轴方向的距离，即可算出要计算激光发射点到投射点的距离；计算方式如下：(2)其中，为光轴与激光束之间的距离；步骤六：以D-H方法建立机器人系统的转换矩阵，根据D-H参数表可得机械臂相邻各模块之间的转换矩阵依次为,, …,，则从基座到末端执行器间的坐标转换矩阵如下：；                           (3)步骤七：计算全局坐标转换矩阵；基座相对于全局坐标系的位置转换矩阵为已知，记为；根据步骤二可得激光发射器相对于机械臂的末端执行器的位置转换矩阵为；根据公式（2）可得发射点到投射点之间的转换矩阵为；则全局的坐标转换矩阵如下(4) ；步骤八：根据以下公式计算目标点三维坐标(5) 。