[发明专利]基于视觉测量的移动机器人基座-工件相对位姿确定方法

说明书

本发明公开了基于视觉测量的移动机器人基座‑工件相对位姿确定方法,该方法首先分别建立由激光跟踪仪和视觉传感器测量信息构造的两系间相对位姿关系的数学模型；然后以前者为基准，以有限位形下后者在相对前者的偏差最小为目标，辨识机器人驱动关节和虚关节运动误差多元线性回归模型的系数；最后，利用该模型提出一种仅利用一次在线视觉测量信息确定两系间相对位姿的策略与算法。本发明方法将视觉测量系统代替激光跟踪仪，同时保障辅助机器人的定位精度不变，显著提高机器人加工效率，同时降低装备的成本。

技术领域

本发明涉及确定移动机器人基座-工件相对位姿的偏差补偿方法，尤其涉及一种基于视觉测量信息，构建多元回归模型的移动机器人基座-工件位姿偏差补偿方法。

背景技术

目前，将工业机器人搭载在AGV小车上构成的移动工作站正在成为完成超大型构件现场局部铣削、制孔、抛磨、装配等作业的重要发展趋势，且在航天航空、轨道交通、发电设备等领域得到逐步应用。

在加工现场各站位处，快速准确地确定移动机器人基坐标系相对工件坐标系的位姿是保障移动机器人加工精度的重要工作。根据所用外部测量传感器的类型不同，可资利用的主流方法大致可分为两类。第一类方法为基于激光追踪仪测量信息的方法，该类方法的测量精度高，但当整体结构件形状复杂、移动站位数目较多或测量范围较大时，为了解决光路遮挡问题，需同时配置多台激光跟踪仪，或采用单机移站方式。显然，前一方案成本过高，而后一方案效率较低且累计误差较大。第二种方法是机器视觉测量法，该方法借助搭载在机器人末端执行器上的三维视觉传感器测量安装在工件上的靶标点坐标，并以此构造工件坐标系相对视觉坐标系的齐次变换矩阵，然后再借助手眼变换等等操作间接构造机器人基坐标系与工件坐标系间的关系。与激光跟踪仪相比，视觉传感器测量精度尚可、更为经济，且易通过与数控系统集成实现多站位自动测量。然而，注意到机器人本体即便在标定后仍存在位姿误差，而手眼标定通常是在此基础上完成的，因此两者的累计误差将导致由间接法确定的位姿与直接法并不相同。换言之，如认为由激光跟踪仪测量系统确定的位姿是正确的，则视觉系统测量的位姿存在误差，故必须辨识和校正视觉测量系统精度传递路径中的可调参数，以期由两者结果具有良好的一致性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了基于视觉测量的移动机器人基座-工件相对位姿确定方法，本方法将视觉测量系统代替激光跟踪仪，同时保障辅助机器人的定位精度不变，显著提高机器人加工效率，同时降低装备的成本。

基于视觉测量的移动机器人基座-工件相对位姿确定方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、建立由激光跟踪仪和视觉传感器测量信息构造的机器人基坐标系与工件坐标系间相对位姿关系，包括以下步骤：

(1)建立坐标系，步骤为：给定移动机器人某一个站位，在工件上建立工件连体坐标系{W}、在机器人基座上建立基座连体坐标系{B}、在刀具上建立刀具连体坐标系{T}和在三维视觉传感器上建立视觉传感器连体坐标系{V}；

(2)令^BA_W,L表示在移动机器人该站位处用激光跟踪仪确定的{W}相对{B}的齐次变换矩阵；

(3)在给定移动机器人站位处给定机器人一个位形，通过求解得到^BA_W,V，所述的^BA_W,V为由机器视觉测量法构造的{W}相对{B}的齐次变换矩阵，；

步骤二、构建与位形相关的机器人关节变量运动的偏差模型：

^Bξ_W/B,V≈^Bξ_T/B＝ξ其中ξ＝T_ap_a+T_cp_c＝Tp