多机器人相对空间位置关系的标定方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多机器人相对空间位置关系的标定方法和装置，通过对每个机器人上的3D传感器进行手眼标定以获得每个3D传感器相对于对应机器人末端的位置转换关系，并通过每个机器人上的3D传感器采集放置在多机器人的共同工作空间内的标定物的3D点云数据，以获取标定物在相应3D传感器中的测量位置坐标，同时在每个机器人上的3D传感器采集标定物的3D点云数据时获取当前机器人末端在其基坐标系中的测量位置坐标，这样通过改变标定物在多机器人的共同工作空间内的位置，获得多组测量位置坐标，从而根据每个3D传感器相对于对应的机器人末端的位置转换关系和多组测量位置坐标计算多机器人之间的相对空间位置关系，实现对多机器人空间位置关系的准确标定。

【技术实现步骤摘要】
多机器人相对空间位置关系的标定方法和装置
本专利技术涉及工业机器人
，尤其涉及一种多机器人相对空间位置关系的标定方法、一种计算机可读存储介质、一种多机器人相对空间位置关系的标定装置以及一种多机器人系统。
技术介绍
工业机器人的应用不断扩展至各个行业，在某些应用中需要计算工件的尺寸，或者需要协同完成其他工作，而工件的尺寸可能相当大或者机器人工作空间相当大，如工件尺寸达到10m*3m*1m，目前还没有相应的视觉装置可以拍摄如此大的视觉范围。这时，一般在各个机器人末端都配备视觉传感器，每个视觉传感器拍摄工件的一部分，通过机器人的相对位置关系，从而将视觉传感器采集的数据转换至同一个坐标系下，即可计算工件尺寸或者完成其他计算任务，这个过程关键在于对多机器人空间位置关系进行标定。相关技术中，对多机器人空间位置关系进行标定时，通常在某一个机器人上安装3D传感器，其他机器人上安装标定物，通过3D传感器作为中间坐标系完成标定。但是，该标定方法主要存在以下缺点：(1)该标定方法完成多机器人中一对机器人的标定时采集数据的次数就比较多，当多机器人系统中机器人数量较多时，采集数据将非常耗时，计算量大。(2)当机器人之间距离相当大时，该标定方法可能会超出3D传感器的测量范围，不能完成标定任务。(3)该标定方法需要制作多个标定物，随着需要标定的机器人数量的增加需要同步增加标准标定物，标准标定物的制作周期比较长，同时也会导致成本上升，因此不利于实际工程操作。(4)在实际标定时，为了携带3D传感器在不同姿态拍摄标定物，需要机器人在末端坐标系各轴都有旋转变化才能保证标定物在传感器视野范围内，因此对于非6轴机器人实际操作非常困难，基本上无法完成标定工作。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述技术存在的缺点、不足，本专利技术提供一种多机器人相对空间位置关系的标定方法和标定装置，充分利用每个机器人末端的3D传感器，实现对多机器人空间位置关系的准确标定，不仅能够消除人为因素带来的标定误差，还适用于任何类型的机器人，更是无需制作太多的标定物，大大降低成本。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：第一方面，本专利技术实施例提供了一种多机器人相对空间位置关系的标定方法，其中，每个机器人末端设置有3D传感器，所述标定方法包括以下步骤：S1，对每个机器人上的3D传感器进行手眼标定，以获得每个3D传感器相对于对应的机器人末端的位置转换关系；S2，通过每个机器人上的3D传感器采集标定物的3D点云数据，以获取所述标定物在相应3D传感器中的测量位置坐标，并在每个机器人上的3D传感器采集所述标定物的3D点云数据时获取当前机器人末端在其基坐标系中的测量位置坐标，其中，所述标定物位于多机器人的共同工作空间内且位置保持不变；S3，改变所述标定物在所述多机器人的共同工作空间内的位置，重复执行步骤S2，以获得多组测量位置坐标，其中，每组测量位置坐标包括所述标定物在相应3D传感器中的测量位置坐标和每个机器人末端在其基坐标系中的测量位置坐标；S4，根据每个3D传感器相对于对应的机器人末端的位置转换关系和多组测量位置坐标计算多机器人之间的相对空间位置关系。本专利技术实施例提出的多机器人相对空间位置关系的标定方法，充分利用每个机器人末端设置的3D传感器，这样先对每个机器人上的3D传感器进行手眼标定，以获得每个3D传感器相对于对应的机器人末端的位置转换关系，然后通过每个机器人上的3D传感器采集放置在多机器人的共同工作空间内的标定物的3D点云数据，以获取标定物在相应3D传感器中的测量位置坐标，并在每个机器人上的3D传感器采集标定物的3D点云数据时获取当前机器人末端在其基坐标系中的测量位置坐标，从而获得一组测量位置坐标，接着改变标定物在多机器人的共同工作空间内的位置，重复执行上述测量步骤，能够获得多组测量位置坐标，最后根据每个3D传感器相对于对应的机器人末端的位置转换关系和多组测量位置坐标计算多机器人之间的相对空间位置关系，实现对多机器人空间位置关系的准确标定，整个标定过程均是通过机器人自身完成，无需人眼判定，从而不仅能够消除人为因素带来的标定误差，而且无需制作太多的标定物，也不需要增加激光跟踪仪，大大降低了成本。此外，不管机器人数量多少，均是手眼标定和测量标定两大步骤完成，无需多次采集数据，节省时间，降低计算量，特别是针对超大工作范围的多机器人协同工作工业现场，也能完成多机器人空间位置关系的准确标定，并适用于任何类型的机器人，提高了普适性。可选地，根据本专利技术的一个实施例，步骤S1包括：通过控制每个机器人上的3D传感器进行移动，以从不同角度采集所述标定物的3D点云数据，并在每个机器人上的3D传感器采集所述标定物的3D点云数据时获取当前机器人末端在其基坐标系中的标定位置坐标XRn，其中，n＝1、2、3、…、K，K为多机器人的数量；根据每个机器人上的3D传感器采集的3D点云数据获取所述标定物在相应3D传感器中的标定位置坐标Xln；根据所述标定物在相应3D传感器中的标定位置坐标Xln、每个机器人末端在其基坐标系中的标定位置坐标XRn计算每个3D传感器相对于对应的机器人末端的位置转换关系XSn。可选地，根据本专利技术的一个实施例，每个3D传感器相对于对应的机器人末端的位置转换关系XSn根据以下公式计算得到：XBn＝XRn*XSn*Xln其中，XBn为所述标定物在相应机器人基坐标系中的标定位置坐标。可选地，根据本专利技术的一个实施例，所述多机器人中任意两个机器人之间的相对空间位置关系根据以下公式计算得到：XBb*XS2*Xlb＝XRaRb*XBaXS1*Xla其中，XRaRb为第一机器人与第二机器人之间的相对空间位置关系，XBa为第一机器人末端在其基坐标系中的测量位置坐标，XBb为第二机器人末端在其基坐标系中的测量位置坐标，XS1为所述第一机器人上的3D传感器相对于第一机器人末端的位置转换关系，XS2为所述第二机器人上的3D传感器相对于第二机器人末端的位置转换关系，Xla为所述标定物在第一机器人上的3D传感器中的测量位置坐标，Xlb为所述标定物在第二机器人上的3D传感器中的测量位置坐标。第二方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有多机器人相对空间位置关系的标定程序，该标定程序被处理器执行时实现如上所述的多机器人相对空间位置关系的标定方法。本专利技术实施例提出的计算机可读存储介质，存储的多机器人相对空间位置关系的标定程序被处理器执行时，充分利用每个机器人末端设置的3D传感器，实现对多机器人空间位置关系的准确标定，整个标定过程均是通过机器人自身完成，无需人眼判定，从而不仅能够消除人为因素带来的标定误差，而且无需制作太多的标定物，也不需要增加激光跟踪仪，大大降低了成本。此外，不管机器人数量多少，均是手眼标定和测量标定两大步骤完成，无需多次采集数据，节省时间，降低计算量，特别是针对超大工作范围的多机器人协同工作工业现场，也能完成多机器人空间位置关系的准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多机器人相对空间位置关系的标定方法，其特征在于，每个机器人末端设置有3D传感器，所述标定方法包括以下步骤：/nS1，对每个机器人上的3D传感器进行手眼标定，以获得每个3D传感器相对于对应的机器人末端的位置转换关系；/nS2，通过每个机器人上的3D传感器采集标定物的3D点云数据，以获取所述标定物在相应3D传感器中的测量位置坐标，并在每个机器人上的3D传感器采集所述标定物的3D点云数据时获取当前机器人末端在其基坐标系中的测量位置坐标，其中，所述标定物位于多机器人的共同工作空间内且位置保持不变；/nS3，改变所述标定物在所述多机器人的共同工作空间内的位置，重复执行步骤S2，以获得多组测量位置坐标，其中，每组测量位置坐标包括所述标定物在相应3D传感器中的测量位置坐标和每个机器人末端在其基坐标系中的测量位置坐标；/nS4，根据每个3D传感器相对于对应的机器人末端的位置转换关系和多组测量位置坐标计算多机器人之间的相对空间位置关系。/n

【技术特征摘要】
1.一种多机器人相对空间位置关系的标定方法，其特征在于，每个机器人末端设置有3D传感器，所述标定方法包括以下步骤：
S1，对每个机器人上的3D传感器进行手眼标定，以获得每个3D传感器相对于对应的机器人末端的位置转换关系；
S2，通过每个机器人上的3D传感器采集标定物的3D点云数据，以获取所述标定物在相应3D传感器中的测量位置坐标，并在每个机器人上的3D传感器采集所述标定物的3D点云数据时获取当前机器人末端在其基坐标系中的测量位置坐标，其中，所述标定物位于多机器人的共同工作空间内且位置保持不变；
S3，改变所述标定物在所述多机器人的共同工作空间内的位置，重复执行步骤S2，以获得多组测量位置坐标，其中，每组测量位置坐标包括所述标定物在相应3D传感器中的测量位置坐标和每个机器人末端在其基坐标系中的测量位置坐标；
S4，根据每个3D传感器相对于对应的机器人末端的位置转换关系和多组测量位置坐标计算多机器人之间的相对空间位置关系。


2.如权利要求1所述的多机器人相对空间位置关系的标定方法，其特征在于，步骤S1包括：
通过控制每个机器人上的3D传感器进行移动，以从不同角度采集所述标定物的3D点云数据，并在每个机器人上的3D传感器采集所述标定物的3D点云数据时获取当前机器人末端在其基坐标系中的标定位置坐标XRn，其中，n＝1、2、3、…、K，K为多机器人的数量；
根据每个机器人上的3D传感器采集的3D点云数据获取所述标定物在相应3D传感器中的标定位置坐标Xln；
根据所述标定物在相应3D传感器中的标定位置坐标Xln、每个机器人末端在其基坐标系中的标定位置坐标XRn计算每个3D传感器相对于对应的机器人末端的位置转换关系XSn。


3.如权利要求2所述的多机器人相对空间位置关系的标定方法，其特征在于，每个3D传感器相对于对应的机器人末端的位置转换关系XSn根据以下公式计算得到：
XBn＝XRn*XSn*Xln
其中，XBn为所述标定物在相应机器人基坐标系中的标定位置坐标。


4.如权利要求1-3中任一项所述的多机器人相对空间位置关系的标定方法，其特征在于，所述多机器人中任意两个机器人之间的相对空间位置关系根据以下公式计算得到：
XBb*XS2*Xlb＝XRaRb*XBaXS1*Xla
其中，XRaRb为第一机器人与第二机器人之间的相对空间位置关系，XBa为第一机器人末端在其基坐标系中的测量位置坐标，XBb为第二机器人末端在其基坐标系中的测量位置坐标，XS1为所述第一机器人上的3D传感器相对于第一机器人末端的位置转换关系，XS2为所述第二机器人上的3D传感器相对于第二机器人末端的位置转换关系，Xla为所述标定物在第一机器人上的3D传感器中的测量位置坐标，Xlb为所述标定物在第二机器人上的3D传感器中的测量位置坐标。


5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有多机器人相对空间位置关系的标定程序，该标定程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的多机器人相对空间位置关系的标定方法。


6.一种多机器人系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁明，王金文，
申请(专利权)人：亚新科国际铸造山西有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14