[发明专利]基于一种新型三维标定块的机器人手眼标定方法与装置

权利要求书

1.基于一种新型三维标定块的机器人手眼标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，调节机器人姿态及三维标定块的摆放姿态，使设于机器人末端的三维视觉装置能够获取三维标定块上包含有三个关键点的点云，并且设于机器人末端的探针能准确触及三维标定块上三个关键点位置；其中，所述三维标定块为多面体结构且形状不规则，三维标定块上的三个关键点在高度方向不重合，且对三维标定块进行摆放时三维标定块上三个关键点中的任意两点连线在XY平面上的投影，与机器人基坐标系的任意坐标轴不平行；

步骤2，根据探针对三个关键点的检测，确定三个关键点在机器人基坐标系下坐标值；

步骤3，获取三维标定块上包含有三个关键点的点云，并根据所获取的三维标定块上包含有三个关键点的点云确定三个关键点在三维视觉系统坐标系下的坐标值；

步骤4，根据三个关键点在机器人基坐标系下的坐标值，确定机器人基坐标系下的工件坐标系P_B；

步骤5，根据三个关键点在三维视觉系统坐标系下坐标值，确定三维视觉系统坐标系下的工件坐标系P_S；

步骤6，根据机器人基坐标系下的工件坐标系P_B与三维视觉系统坐标系下的工件坐标系P_S，确定三维视觉坐标系到机器人基坐标系下的变换矩阵，利用该变换矩阵实现机器人的手眼标定；

其中，步骤3包括以下子步骤：

步骤301，将三维标定块的CAD模型转变为点云得到三维标定块模型点云；

步骤302，将三维标定块模型点云与三维标定块上包含有三个关键点的点云进行配准；

步骤303，以三维标定块模型点云上三个关键点的位置为基准，设置相应阈值，以通过近邻搜索的方法从三维标定块点云中分别搜索出距离三维标定块模型点云上关键点处点云最近的点；

步骤304，确定该最近的点的坐标值为三维标定块上的关键点在三维视觉系统坐标系的坐标值。

2.如权利要求1所述基于一种新型三维标定块的机器人手眼标定方法，其特征在于，所述三维标定块的俯视图为三角形，前视图和右视图为多边形。

3.如权利要求1所述基于一种新型三维标定块的机器人手眼标定方法，其特征在于，所述步骤4包括以下子步骤：

步骤401，根据三个关键点P1、P2、P3在机器人基坐标系中的坐标值，确定关键点P1、P2、P3在机器人基坐标系下中的列向量P1_B、P2_B、P3_B；

步骤402，根据列向量P1_B、P2_B、P3_B，确定以P1_B为机器人基坐标系原点的X轴的单位向量A_BX及XY平面上的另一个单位向量B_Bbo；其中

步骤403，根据单位向量A_BX及单位向量B_Bbo，确定机器人基坐标系的Z轴的单位向量C_BZ，其中C_BZ＝A_BX×B_Bbo；

步骤404，根据单位向量A_BX及单位向量C_BZ，确定机器人基坐标系的Y轴单位向量D_BY；其中D_BY＝A_BX×C_BZ；

步骤405，根据单位向量A_BX、单位向量C_BZ及单位向量D_BY，确定机器人基坐标系下的工件坐标系P_B，