[发明专利]一种基于立体视觉伺服的机械臂系统及其实时校准方法

权利要求书

1.一种机械臂系统，用于对目标物体进行操作，并且所述机械臂系统包括机械臂(3)、视觉设备(4)和主控设备(5)，该机械臂(3)具有多个关节，其特征在于，在所述机械臂(3)的末端安装有视觉标记物(8)，并且，

所述视觉标记物(8)位于所述视觉设备(4)的视觉范围内，作为识别和定位所述机械臂末端的标记；

所述视觉设备(4)和所述机械臂相互独立地安装，用于获取目标物体与该视觉标记物(8)的图像，以识别和定位所述视觉标记物(8)相对于目标物体的位姿；

所述主控设备(5)用于根据所述视觉标记物的图像计算所述机械臂(3)的各个关节的角度，以控制所述机械臂对所述目标物体进行操作。

2.如权利要求1所述的机械臂系统，其特征在于，所述机械臂具有多个连杆，该多个连杆通过所述多个关节相连接，并且所述视觉标记物(8)固定于所述机械臂末端的最后一节连杆上。

3.如权利要求2所述的机械臂系统，其特征在于，所述视觉标记物(8)固定于所述最后一节连杆的末端，并与该连杆垂直。

4.如权利要求2所述的机械臂系统，其特征在于，所述视觉标记物(8)具有特征颜色，所述特征颜色是所述视觉设备(4)和主控设备(5)能够进行识别和标定的颜色。

5.如权利要求4所述的机械臂系统，其特征在于，所述特征颜色形成色块，且该色块位于所述视觉设备(4)的视野范围内。

6.如权利要求4所述的机械臂系统，其特征在于，所述视觉标记物(8)为片状，所述特征颜色位于该片状的一面，将该具有特征颜色的一面朝向所述视觉设备(4)。

7.如权利要求1所述的机械臂系统，其特征在于，

所述视觉设备(4)包括图像采集装置和图像采集控制器，所述图像采集装置用于采集图像，所述图像采集控制器用于对图像的采集、传输进行控制； 

所述机械臂(3)的各关节具有关节控制器，其用于控制各个关节进行转动；

所述图像采集控制器和所述关节控制器均电性连接于所述主控设备，所述主控制备接收所述图像采集控制器输入的图像，并通过所述关节控制器控制各个关节的运动。

8.如权利要求7所述的机械臂系统，其特征在于，所述图像采集装置是多个摄像头，所述图像采集控制装置用于将所述多个摄像头采集的实时图像传送至所述主控设备(5)。

9.如权利要求8所述的机械臂系统，其特征在于，主控设备(5)根据所述多个摄像头采集的实时图像计算彩色深度图像，并根据该彩色深度图像识别和定位所述视觉标记物(8)相对于目标物体的位姿。

10.一种机械臂系统的实时校准方法，所述机械臂系统用于对目标物体进行操作，并且所述机械臂系统包括机械臂，该机械臂具有多个关节，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

T1、采集所述目标物体的实时图像，根据该实时图像计算该目标物体彩色深度图像，从而确定该目标物体在视觉坐标系中的位置，所述视觉坐标系是基于视觉设备的坐标系；

T2、在所述视觉坐标系中，根据所述目标物体的位置计算出一个停靠位置，该并控制机械臂的末端移动到该停靠位置，所述停靠位置是指机械臂在操作目标物体之前进行停靠的位置；

T3、在所述机械臂的末端设置视觉标记物，采集该视觉标记物的实时图像，并根据该视觉标记物的实时图像计算该视觉标记物的彩色深度图像，由此识别该定位该视觉标记物，并确定其位姿；

T4、根据所述视觉标记物的位姿计算所述机械臂的各关节的角度，从而对该机械臂进行校准。

11.如权利要求10所述的机械臂系统的实时校准方法，其特征在于，所述视觉标记物具有特征颜色，所述特征颜色是能够进行识别和标定的颜色。

12.如权利要求10所述的机械臂系统的实时校准方法，其特征在于，在所述步骤T1和T3中，所述彩色深度图像是RGB-D图像。 

13.如权利要求10所述的机械臂系统的实时校准方法，其特征在于，在所述步骤T2中，该停靠位置距离所述目物体有一定的距离，该距离的大小使得所述目标物体和所述视觉标记物的图像能够同时被采集。