[发明专利]基于机器人末端指点示教的障碍物标定方法

说明书

本申请提供一种基于机器人末端指点示教的障碍物标定方法，其包括：将障碍物简化为一立方体；选取所述立方体的任意一个面，并在所述面内选取三个角点；将机器人末端的标定工具依次示教至选取的三个角点，并分别对应获取标定工具的末端基于机器人基坐标系的三个角点的坐标值；利用三个角点确定一个平面，并在所述平面内拟合一个矩形，将所述矩形作为所述立方体的顶面，其中，待拟合的所述矩形包括矩形中心的坐标系以及矩形的长度和宽度；确定立方体的高度；根据立方体的顶面以及立方体的高度，标定出立方体，以完成对障碍物的标定。本申请能够简化障碍物的标定过程，提高标定效率。

技术领域

本申请属于机器人障碍物标定技术领域，具体涉及一种基于机器人末端指点示教的障碍物标定方法。

背景技术

随着工业自动化程度的不断提高，机器人在汽车与汽车零部件制造业、重型机械、航空航天、船舶、化工、电子行业等领域得到了广泛地应用。对于机器人来说，自主导航是至关重要的一个环节，而是否能够准确地避开障碍物是衡量导航性能非常重要的指标。

现有技术中，机器人对障碍物标定的大致流程为：构建障碍物模型，导入障碍物的模型文件，该模型文件中包括障碍物坐标系；利用机器人末端对齐障碍物上的定位销或者通过拍摄障碍物上的二维码等方式建立机器人障碍物坐标系与机器人基坐标系之间的转换关系，进而对障碍物进行标定。然而，实际工程中在有的工况下，机器人只需要知道障碍物的轮廓即可，而不必要知道障碍物的具体形状。在这种工况下，采用现有技术对障碍物进行标定显然会使标定过程更为繁杂，而且标定效率更低。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种基于机器人末端指点示教的障碍物标定方法。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种基于机器人末端指点示教的障碍物标定方法，其包括以下步骤：

将障碍物简化为一立方体；

选取所述立方体的任意一个面，并在所述面内选取三个角点；

将机器人末端的标定工具依次示教至选取的三个角点，并分别对应获取标定工具的末端基于机器人基坐标系的三个角点的坐标值；

利用三个角点确定一个平面，并在所述平面内拟合一个矩形，将所述矩形作为所述立方体的顶面，其中，待拟合的所述矩形包括矩形中心的坐标系以及矩形的长度和宽度；

确定立方体的高度；

根据立方体的顶面以及立方体的高度，标定出立方体，以完成对障碍物的标定。

上述基于机器人末端指点示教的障碍物标定方法中，所述将障碍物简化为一立方体时，根据障碍物的轮廓或障碍物的立方包络体进行简化。

上述基于机器人末端指点示教的障碍物标定方法中，所述利用三个角点确定一个平面，并在所述平面内拟合一个矩形，将所述矩形作为所述立方体的顶面的过程为：

利用三个角点唯一确定一个平面；

分别计算三个角点所在夹角的值，并在三个夹角中找出夹角值最接近90°的夹角θ，确定三个角点中哪一个为夹角θ的顶点；

判断夹角θ与90°差的绝对值是否大于预设的偏差阈值θ_max，如果大于，则表示三个角点无法构成矩形；否则，将该夹角的顶点作为直角顶点，计算该角点与其余两角点之间的线段的长度，并确定其中较长线段和较短线段；

从较短线段的非直角顶点向较长线段做垂线，得到待拟合矩形及其长度和宽度；

将矩形的中心作为坐标系原点，将沿矩形较长边的方向作为X轴的方向，将沿矩形较短边的方向作为Y轴的方向，将平面的法向方向作为Z轴的方向，利用该坐标系描述矩形的位置和姿态。