机器人手眼标定方法、装置、计算机设备和介质制造方法及图纸

本申请涉及机器视觉技术领域，具体而言，涉及一种机器人手眼标定方法、装置、计算机设备和介质，一定程度上可以解决线性求解手眼标定导致确定的刚体变换关系标定精度低的问题。以相机固定在机器人的末端执行器上或在机器人外的位置确定手眼标定方程，确定初始刚体变换关系；可通过第一备选刚体变换关系或初始刚体变换关系通过高斯牛顿迭代确定目标函数，进一步确定第二备选刚体变换关系；若当前更新的第二备选刚体变换关系与上一次更新的第一备选刚体变换关系不同，确定对应的误差距离，以及将第二备选刚体变换关系和误差距离添加到备选数据；否则从备选数据中筛选出目标刚体变换关系；本申请实施例改善机器人手眼标定的刚体变换关系转换精度。体变换关系转换精度。体变换关系转换精度。

【技术实现步骤摘要】
机器人手眼标定方法、装置、计算机设备和介质


[0001]本申请涉及机器视觉领域，具体而言，涉及一种机器人手眼标定方法、装置、计算机设备和介质。

技术介绍

[0002]随着智能制造的发展，对机器人的机器视觉提出的更高的要求；其中，机器视觉中视觉引导技术主要通过手眼标定，获取用于捕获信息的相机所在坐标系与执行任务的机器人所在坐标系之间的刚体转换关系，以使得机器人能够定位元件或机器，以便将元件对位等操作。
[0003]相关技术中，手眼标定通过采集并记录机器人在不同运动姿态下的相机信息及机器人运动信息，建立手眼标定方程，以及根据线性求解的封闭解(Closed
‑
form solution)等方式获取姿态(即旋转与平移)关系，其中，线性求解需要在没有系统误差的情况下才能获得准确的封闭解。
[0004]然而，机器人的手眼标定过程中，存在重复定位误差、机器人自身运动误差和相机成像误差等影响，导致线性求解得到刚体变换关系的标定精度低。

技术实现思路

[0005]为了解决线性求解手眼标定导致确定的刚体变换关系标定精度低的问题，本申请提供了一种机器人手眼标定方法、装置、计算机设备和介质。
[0006]本申请的实施例是这样实现的：
[0007]本申请实施例的第一方面提供一种机器人手眼标定方法，包括：
[0008]确定机器人手眼标定方程的初始刚体变换关系，手眼标定方程是以相机固定设置在机器人的末端执行器上，或者，相机固定设置在机器人外的位置确定的；
[0009]若当前更新的第二备选刚体变换关系与上一次更新的第一备选刚体变换关系不同，确定第二备选刚体变换关系对应的误差距离，以及将第二备选刚体变换关系和误差距离添加到备选数据；
[0010]若当前更新的第二备选刚体变换关系与上一次更新的第一备选刚体变换关系相同，从备选数据中筛选出目标刚体变换关系；
[0011]其中，第一备选刚体变换关系和第二备选刚体变换关系均是通过目标函数确定的，目标函数是第一备选刚体变换关系或初始刚体变换关系通过高斯牛顿迭代确定的。
[0012]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，将第二备选刚体变换关系和误差距离添加到备选数据之后，还包括：
[0013]若当前更新的迭代次数大于预设迭代阈值时，从备选数据中筛选出目标刚体变换关系。
[0014]本申请实施例的第二方面提供一种机器人手眼标定装置，包括获取模块、分析模块和判定模块；
[0015]获取模块，用于确定机器人手眼标定方程的初始刚体变换关系，手眼标定方程是以相机固定设置在机器人的末端执行器上，或者，相机固定设置在机器人外的位置确定的；
[0016]分析模块，用于基于目标函数，确定第一备选刚体变换关系或第二备选刚体变换关系，其中，目标函数是第一备选刚体变换关系或初始刚体变换关系通过高斯牛顿迭代确定的；
[0017]判定模块，用于若当前更新的第二备选刚体变换关系与上一次更新的第一备选刚体变换关系不同，确定第二备选刚体变换关系对应的误差距离，以及将第二备选刚体变换关系和误差距离添加到备选数据；
[0018]判定模块，还用于若当前更新的第二备选刚体变换关系与上一次更新的第一备选刚体变换关系相同，从备选数据中筛选出目标刚体变换关系。
[0019]本申请实施例的第三方面提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，其特征在于，处理器执行计算机程序时实现第一方面机器人手眼标定方法的步骤。
[0020]本申请实施例的第四方面提供一种计算机存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行第一方面机器人手眼标定方法的步骤。
[0021]本申请的有益效果；以相机固定设置在机器人的末端执行器上，或者，相机固定设置在机器人外的位置确定手眼标定方程，可确定初始刚体变换关系；可通过第一备选刚体变换关系或初始刚体变换关系通过高斯牛顿迭代确定目标函数；基于目标函数，确定第二备选刚体变换关系，若当前更新的第二备选刚体变换关系与上一次更新的第一备选刚体变换关系不同，确定第二备选刚体变换关系对应的误差距离，以及将第二备选刚体变换关系和误差距离添加到备选数据；若当前更新的第二备选刚体变换关系与上一次更新的第一备选刚体变换关系相同，从备选数据中筛选出目标刚体变换关系。本申请实施例基于高斯牛顿的非线性迭代，改善机器人手眼标定的刚体变换关系转换精度。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1示出了手在眼上的视觉系统的结构示意图；
[0024]图2示出了本申请实施例提供一种机器人手眼标定方法的流程示意图；
[0025]图3示出了本申请实施例确定初始刚体变换关系的流程示意图；
[0026]图4示出了本申请实施例第二备选刚体变换关系确定的流程示意图；
[0027]图5示出了本申请实施例一种机器人手眼标定装置的机构示意图；
[0028]其中，10
‑
机器人基座；20
‑
机器人的末端执行器；30
‑
3D相机；40
‑
标定物。
具体实施方式
[0029]为使本申请的目的、实施方式和优点更加清楚，下面将结合本申请示例性实施例
中的附图，对本申请示例性实施方式进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例性实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0030]需要说明的是，本申请中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本申请的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。
[0031]本申请中说明书和权利要求书及上述附图中的术语
″
第一
″
、
″
第二
″
、
″
第三
″
等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换。
[0032]术语
″
包括
″
和
″
具有
″
以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的所有组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。
[0033]手眼标定是指求解出机器人(本申请中主要指工业机器人)的末端坐标系与相机坐标系之间的坐标变换关系，或者，机器人的基底坐标系与相机坐标系之间的坐标变换关系。手眼标定有两种情形：第一种是相机(眼)固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人手眼标定方法，其特征在于，包括：确定机器人手眼标定方程的初始刚体变换关系，所述手眼标定方程是以相机固定设置在机器人的末端执行器上，或者，相机固定设置在机器人外的位置确定的；若当前更新的第二备选刚体变换关系与上一次更新的第一备选刚体变换关系不同，确定所述第二备选刚体变换关系对应的误差距离，以及将所述第二备选刚体变换关系和所述误差距离添加到备选数据；若当前更新的所述第二备选刚体变换关系与上一次更新的所述第一备选刚体变换关系相同，从所述备选数据中筛选出目标刚体变换关系；其中，所述第一备选刚体变换关系和所述第二备选刚体变换关系均是通过目标函数确定的，所述目标函数是所述第一备选刚体变换关系或初始刚体变换关系通过高斯牛顿迭代确定的。2.根据权利要求1所述的机器人手眼标定方法，其特征在于，所述将所述第二备选刚体变换关系和所述误差距离添加到所述备选数据之后，还包括：若当前更新的迭代次数大于预设迭代阈值时，从所述备选数据中筛选出目标刚体变换关系。3.根据权利要求1所述的机器人手眼标定方法，其特征在于，所述确定所述第二备选刚体变换关系对应的误差距离，包括：获得旋转误差和平移误差；通过所述旋转误差和所述平移误差的和值，确定所述误差距离。4.根据权利要求1所述的机器人手眼标定方法，其特征在于，通过目标函数确定所述第二备选刚体变换关系，包括：基于所述目标函数，确定雅可比矩阵、目标优化值和目标函数值；通过最小二乘从等式关系中确定所述目标优化值，其中，所述等式关系是通过所述雅可比矩阵、所述目标优化值和所述目标函数值确定的；基于所述目标优化值，确定所述第二备选刚体变换关系。5.根据权利要求4所述的机器人手眼标定方法，其特征在于，当所述目标函数是初始刚体变换关系通过高斯牛顿迭代确定的，包括：建立所述目标函数，所述目标函数包括第一目标函数和第二目标函数，所述第一目标函数和所述第二目标函数通过下式计算获得：F1(ω
X
)＝R
A
exp([ω
X
]^)
‑
exp([ω
X
]^)R
B
F2(ω
X
，t
X
)＝exp([ω
X
]^)t
B
+(I
‑
R
A
)t
X
‑
t
A
其中，式中，R
X
为初始刚体变换关系中初始旋转矩阵，t
X
为初始刚体变换关系中初始平移矩阵，ω
X
为初始刚体变换关系中初始旋转矩阵对应的旋转轴，[ω
X
]^为旋转轴对应的叉积矩阵，F1为第一目标函数，F2为第二目标函数，R
A
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周浩源，彭斌，杨艺，
申请(专利权)人：凌云光技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：