[发明专利]一种基于串联机械臂的接触与非接触融合测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于串联机械臂的接触与非接触融合测量系统及方法。该系统包括计算机控制系统、旋转平台、深度视觉相机、机械臂以及力传感器。该方法首先通过深度视觉相机获取物体在世界坐标系中的位置P_相机，然后计算机控制系统根据该位置控制机械臂运动至被测物体处，根据力传感器的压力值获取被测物体在世界坐标系中的位置P_机械臂。对P_相机与P_机械臂进行融合，得到真实位置P。本发明能够对被测物体的位置进行精确测量，且不对物体造成结构性的损伤，保证后续能够直接使用该位置信息。

技术领域

本发明涉及一种基于串联机械臂的接触与非接触融合测量系统及方法，属于机器人智能测量领域。

背景技术

在机器人视觉测量领域，利用深度相机测得的图像深度信息实现对物体位置的测量是非常常用的一种方法。但是这种测量方式对于被测物体位置的测量不精确，无法达到直接使用的状态，只能作为一个辅助测量装置。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于串联机械臂的接触与非接触融合测量系统及方法，能够对被测物体的位置进行精确测量。

本发明的技术解决方案是：一种基于串联机械臂的接触与非接触融合测量系统，包括计算机控制系统、旋转平台、深度视觉相机、机械臂以及力传感器；深度视觉相机通过支架安装在旋转平台上，能够随旋转平台一起转动，力传感器安装在机械臂末端关节上；

计算机控制系统：用于控制旋转平台转动以及控制机械臂运动，并能采集深度视觉相机获取的被测物体图像信息和力传感器获取的被测物体压力值；根据深度视觉相机获取的物体图像信息计算被测物体在世界坐标系下的位置P_相机，根据力传感器获取的被测物理压力值计算被测物体在世界坐标系中的位置P_机械臂；对P_相机和P_机械臂处理，得到被测物体在世界坐标系中的真实位置P。

计算机控制系统根据深度视觉相机获取的物体图像信息计算被测物体在世界坐标系下的位置P_相机的方法如下：

(a)计算机控制系统根据深度视觉相机获取的物体图像信息，计算出被测物体在相机坐标系下的位置P₁；

(b)根据相机在世界坐标系中的位置，利用如下公式计算被测物体在世界坐标系下的位置P_相机：

P_相机＝⁰T₁P₁

其中，⁰T₁为相机坐标系与世界坐标系的转换矩阵。

计算机控制系统根据力传感器获取的被测物理压力值计算被测物体在世界坐标系中的位置P_机械臂的公式如下：

P_机械臂＝⁰T₂P₂

其中，⁰T₂为机械臂基坐标系与世界坐标系的转换矩阵，P₂为根据机械臂的运动学计算得到的被测物体在机械臂基坐标系下的位置。

计算机控制系统利用如下公式对P_相机与P_机械臂进行融合，得到真实位置P：

P＝μ₁*P_相机+μ₂*P_机械臂

其中，μ₁和μ₂为融合系数，且μ₁+μ₂＝1，μ₁与被测物体体积成正比。