[发明专利]一种基于S-R-S结构的康复机械臂的单目视觉手眼标定方法

摘要

本发明公开了一种基于S‑R‑S结构的康复机械臂的单目视觉手眼标定方法，首先建立康复机械臂的运动学模型；然后标定相机的内参矩阵，利用圆弧轨迹分析法求出康复机械臂末端和基座各关节旋转轴在相机坐标系中坐标表示，进一步求得末端和基座坐标系与相机坐标系之间的转换矩阵，再利用靶标与相机坐标系间的转换矩阵求得末端与靶标之间的转换关系，同理求出基座与相机坐标系间的转换矩阵，实现手眼标定；根据标定得到的靶标与末端间的转换矩阵和基座与相机间的转换矩阵，以及康复机械臂转动后靶标与相机间的实时转换矩阵，可以求得末端坐标系与基座坐标系之间的转换矩阵，实现位姿测量；本发明简化了单目测量的系统结构，手眼标定和位姿测量可以同时测量。

主权项

1.一种基于S‑R‑S结构的康复机械臂的单目视觉手眼标定方法，其特征在于，所述方法包括步骤：S1、建立指定大小自由度康复机械臂的运动学模型，其中，所述康复机械臂中相邻关节的旋转轴之间均相互垂直且相交于一点；S2、在所述康复机械臂的末端固定连接一标靶，并固定一相机在所述康复机械臂附近；S3、以设定的姿态和位置摆放所述标靶，采用所述相机获取不同姿态和位置摆放所述标靶的照片，并利用解PNP的方法获取所述相机坐标系在所述康复机械臂转动后与所述标靶坐标系的转换矩阵^bT_c；S4、旋转所述康复机械臂末端单个关节并利用对应关节转动的圆弧轨迹拟合出所述圆弧轨迹的圆心，基于对应所述关节的旋转轴经过所述圆心获得所述旋转轴在所述相机坐标系中的坐标表示，并获取所述康复机械臂末端坐标系与所述相机坐标系之间的转换矩阵ⁿT_c；S5、基于所述转换矩阵ⁿT_c求得所述康复机械臂末端坐标系与所述标靶的转换矩阵^bT_n，并转动所述康复机械臂的基座端的单个关节基于步骤S3中原理获取所述康复机械臂基座坐标系与所述相机坐标系之间的转换矩阵⁰T_c；S6、基于所述转换矩阵ⁿT_c与所述转换矩阵⁰T_c获取得到所述康复机械臂末端与所述康复机械臂基座之间的转换矩阵ⁿT₀，得到所述康复机械臂末端相对所述康复机械臂基座的位姿，完成所述康复机械臂的手眼标定。