【技术实现步骤摘要】
本公开涉及机器人技术、视觉技术等，本公开尤其涉及一种基于视觉引导的机器人系统、机器人系统校准方法、电子设备、可读存储介质及程序产品。
技术介绍
1、在机器人技术和视觉技术相结合的应用中，例如在使用机器人(例如多自由度机械臂)对物体进行抓取操作等领域，需要使用到多个坐标系。
2、坐标系的表示方法：旋转矩阵r表示方向(方位/姿态)，平移向量t表示位置。旋转加平移的组合称作位姿，即位置和姿态的合集。
3、在机器人技术和视觉技术相结合的应用中，手眼标定和工具标定涉及到将不同坐标系之间的关系建立起来，确保机器人能够准确地感知和操作周围的环境或物体。
4、手眼标定是将机器人基坐标系与相机坐标系进行关联，确保机器人能够理解在相机视野中所观察到的物体的位置和姿态。
5、工具标定是指将机器人末端执行器上的工具坐标系与机器人基坐标系进行关联，确保机器人能够准确地执行任务，尤其是在需要使用特殊工具(例如抓取工具、夹具、吸盘等)的情况下。
6、这些标定过程通常需要精确的数据采集和计算，确保得到准确的坐标变换关系。
7、相关技术中，手眼标定通常使用一个标准的标定板作为参考物，通过移动标定板或相机，获得多组标定板位姿(相机坐标系中)和机器人位姿(机器人基坐标系中)的集合，用于计算手眼标定变换。
8、相关技术中，标定板的位姿一般通过特征识别、位姿估计或点云配准等方法获取，机器人位姿可以通过机器人的控制器获取。
9、相关技术中，tcp(tool center poi
10、传统方法一般将手眼标定和tcs标定分开进行，需要进行两次标定，标定过程复杂，且标定过程会引入手眼标定和tcs的误差，二者的误差通过两次标定引入，并且没有任何关联，导致最终的机器人操作(抓取、穿刺等操作)精度低。
技术实现思路
1、本公开提供了一种基于视觉引导的机器人系统、机器人系统校准方法、电子设备、可读存储介质及程序产品。
2、根据本公开的一个方面，提供一种基于视觉引导的机器人系统，包括：
3、相机，所述相机用于获取目标物体在相机坐标系中的位姿；
4、机器人，所述机器人的执行器末端配置有工具，所述工具基于所述执行器末端在机器人基坐标系中的位姿、所述目标物体的所述位姿、第一坐标系相对关系、第二坐标系相对关系及第三坐标系相对关系对所述目标物体进行操作；
5、其中，所述第一坐标系相对关系为相机坐标系与机器人基坐标系之间的相对关系，所述第二坐标系相对关系为执行器末端坐标系与机器人基坐标系之间的相对关系，所述第三坐标系相对关系为工具坐标系与执行器末端坐标系之间的相对关系；
6、所述第一坐标系相对关系与所述第三坐标系相对关系为基于具有关联关系的目标物体位姿和执行器末端位姿同步校准之后的坐标系相对关系。
7、根据本公开的至少一个实施方式的基于视觉引导的机器人系统，所述具有关联关系的目标物体位姿和执行器末端位姿基于以下过程获得：
8、所述执行器末端带动所述工具及固定于所述工具的目标物体动作至工作空间的目标位置；
9、在所述工作空间的目标位置同步获取目标物体位姿和执行器末端位姿，作为所述具有关联关系的目标物体位姿和执行器末端位姿；
10、其中，所述相机固定设置在所述工作空间之中。
11、根据本公开的至少一个实施方式的基于视觉引导的机器人系统，所述具有关联关系的目标物体位姿和执行器末端位姿基于以下过程获得：
12、所述执行器末端带动所述工具及固定于所述工具的目标物体动作至工作空间的第一目标位置，获取所述第一目标位置的执行器末端位姿；
13、将所述目标物体保持在所述第一目标位置，所述执行器末端动作至与所述第一目标位置不同的第二目标位置；
14、获取所述第二目标位置的执行器末端位姿，使用固定设置在所述执行器上的相机获取所述第一目标位置的目标物体位姿，基于所述第一目标位置的目标物体位姿、所述第一目标位置的执行器末端位姿及所述第二目标位置的执行器末端位姿获取所述具有关联关系的目标物体位姿和执行器末端位姿。
15、根据本公开的至少一个实施方式的基于视觉引导的机器人系统，所述工具包括抓具、夹具或者吸具，用于对目标物体进行抓取操作、夹取操作或者吸取操作。
16、根据本公开的至少一个实施方式的基于视觉引导的机器人系统，所述执行器包括机械臂，所述执行器末端为机械臂末端。
17、根据本公开的至少一个实施方式的基于视觉引导的机器人系统，基于多组所述具有关联关系的目标物体位姿和执行器末端位姿进行所述同步校准。
18、根据本公开的至少一个实施方式的基于视觉引导的机器人系统，所述同步校准包括：
19、将第一积与第二积之差作为工具坐标系在机器人基坐标系下的位姿和目标物体在机器人基坐标系下的位姿之间的相对误差；
20、其中，所述第一积为执行器末端位姿和第一误差相乘之积，所述第二积为第二误差和目标物体位姿相乘之积，用于获取所述第一积的所述执行器末端位姿与用于获取所述第二积的所述目标物体位姿为具有所述关联关系的位姿，所述执行器末端位姿为在所述机器人基坐标系中的位姿，所述目标物体位姿为在所述相机坐标系中的位姿；
21、其中，所述第一误差为初始的第三坐标系相对关系与真实的第三坐标系相对关系之间的误差，所述第二误差为初始的第一坐标系相对关系与真实的第一坐标系相对关系之间的误差；
22、基于获取的多组具有关联关系的目标物体位姿和执行器末端位姿，以所述相对误差作为优化对象，确定第一误差和第二误差；
23、基于确定的第一误差对所述初始的第三坐标系相对关系进行校准，基于确定的第二误差对所述初始的第一坐标系相对关系进行校准。
24、根据本公开的至少一个实施方式的基于视觉引导的机器人系统，所述同步校准基于校准模型进行，所述校准模型为：
25、c＝ax-yb；
26、其中，a表示机器人的执行器末端在机器人基坐标系中的位姿，b表示目标物体在相机坐标系中的位姿，误差x表示初始的第三坐标系相对关系与真实的第三坐标系相对关系之间的误差，误差y表示初始的第一坐标系相对关系与真实的第一坐标系相对关系之间的误差，误差c表示工具坐标系在机器人基坐标系下的位姿和目标物体在机器人基坐标系下的位姿之间的相对误差。
27、根据本公开的至少一个实施方式的基于视本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于视觉引导的机器人系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于视觉引导的机器人系统，其特征在于，所述具有关联关系的目标物体位姿和执行器末端位姿基于以下过程获得：
3.根据权利要求1所述的基于视觉引导的机器人系统，其特征在于，所述具有关联关系的目标物体位姿和执行器末端位姿基于以下过程获得：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于视觉引导的机器人系统，其特征在于，基于多组所述具有关联关系的目标物体位姿和执行器末端位姿进行所述同步校准。
5.根据权利要求4所述的基于视觉引导的机器人系统，其特征在于，所述同步校准包括：
6.一种机器人系统校准方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的机器人系统校准方法，其特征在于，基于多组所述具有关联关系的目标物体位姿和执行器末端位姿，以工具坐标系在机器人基坐标系下的位姿和目标物体在机器人基坐标系下的位姿之间的相对误差作为优化对象，确定初始的第三坐标系相对关系与真实的第三坐标系相对关系之间的误差及初始的第一坐标系相对关系与真实的第一坐标系相对关系之间的误
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
9.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现权利要求6或7所述的机器人系统校准方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求6或7所述的机器人系统校准方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于视觉引导的机器人系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于视觉引导的机器人系统，其特征在于，所述具有关联关系的目标物体位姿和执行器末端位姿基于以下过程获得：
3.根据权利要求1所述的基于视觉引导的机器人系统，其特征在于，所述具有关联关系的目标物体位姿和执行器末端位姿基于以下过程获得：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于视觉引导的机器人系统，其特征在于，基于多组所述具有关联关系的目标物体位姿和执行器末端位姿进行所述同步校准。
5.根据权利要求4所述的基于视觉引导的机器人系统，其特征在于，所述同步校准包括：
6.一种机器人系统校准方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛群，赵杰亮，李宏坤，樊钰，
申请(专利权)人：北京迁移科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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