[发明专利]工业机器人携带球形合作目标的位姿在线标定方法及系统

权利要求书

1.一种工业机器人携带球形合作目标的位姿在线标定方法，其特征在于，包括：

将球形合作目标(3)平稳固定在工业机器人(1)末端的作业机械手(5)上；

控制工业机器人(1)保持标定位置坐标不变，带动球形合作目标(3)运动至多个标定姿态，立体相机(2)采集球形合作目标(3)的轮廓点云；

对各个标定位姿下立体相机(2)采集到的球形合作目标(3)的轮廓点云进行识别、分割，计算球形合作目标(3)的球心坐标；

读取各个标定姿态下工业机器人(1)的位姿信息，计算旋转矩阵；以及读取各个标定位姿下球形合作目标(3)的球心坐标，计算球形合作目标(3)的球心在法兰坐标系下的坐标；

结合球形合作目标(3)的球心在法兰坐标系下的坐标与工业机器人(1)的位姿信息，计算出各个标定位姿球形合作目标(3)的球心在工业机器人基坐标系下的坐标；

根据各个标定位姿球形合作目标(3)的球心在工业机器人基坐标系下的坐标，计算出工业机器人(1)与立体相机(2)的位姿转换矩阵。

2.根据权利要求1所述工业机器人携带球形合作目标的位姿在线标定方法，其特征在于，所述将球形合作目标(3)平稳固定在工业机器人(1)末端的作业机械手(5)上包括：

选择不少于一个球体的球形合作目标(3)进行平稳固定；

各标定位姿下，使不少于一个球体的球形合作目标(3)在立体相机视场范围内。

3.根据权利要求1所述工业机器人携带球形合作目标的位姿在线标定方法，其特征在于，所述控制工业机器人(1)保持标定位置坐标不变，带动球形合作目标(3)运动至多个标定姿态，立体相机(2)采集球形合作目标(3)的轮廓点云包括：工业机器人(1)保持标定位置坐标不变，选择不少于三个标定姿态，由工业机器人(1)带动球形合作目标(3)运动至各个标定位姿，立体相机(2)采集球形合作目标(3)的局部轮廓，得到轮廓点云。

4.根据权利要求1所述工业机器人携带球形合作目标的位姿在线标定方法，其特征在于，所述对各个标定位姿下立体相机(2)采集到的球形合作目标(3)的轮廓点云进行识别、分割，计算球形合作目标(3)的球心坐标包括：

识别各个标定位姿下球形合作目标(3)的轮廓点云；从包含背景点云数据以及球形合作目标(3)轮廓点云的点云集中分割球形合作目标(3)的轮廓点云；拟合计算分割后的轮廓点云的球心坐标Pn＝[xn,yn,zn,1]，n＝1,2,……，N，N为标定位姿数量。

5.根据权利要求4所述工业机器人携带球形合作目标的位姿在线标定方法，其特征在于，所述读取各个标定姿态下工业机器人(1)的位姿信息包括：

读取工业机器人(1)各个标定位姿的参数；

工业机器人(1)各个标定位姿的参数根据工业机器人厂家的坐标系定义进行计算，设定位姿参数对应的姿态矩阵为Rrn，平移矩阵为Tr，其中r表示工业机器人；

读取各个标定位姿下球形合作目标(3)的球心坐标，计算球形合作目标(3)的球心在法兰坐标系下的坐标包括：

根据球心坐标Pn，计算球心在法兰坐标系下的坐标[a,b,c,1]，计算表达式如下：

6.根据权利要求5所述工业机器人携带球形合作目标的位姿在线标定方法，其特征在于，所述计算出各个标定位姿球形合作目标(3)的球心在工业机器人基坐标系下的坐标包括：

工业机器人的姿态矩阵为Rrn，平移矩阵为Tr，位姿矩阵为[Rrn,Tr]；根据球心在法兰坐标系下的坐标[a,b,c,1]，按下式计算球心点在工业机器人基坐标系下的坐标Pbn：

Pbn＝[Rrn,Tr]*[a,b,c,1]^T。

7.根据权利要求6所述工业机器人携带球形合作目标的位姿在线标定方法，其特征在于，所述计算出工业机器人(1)与立体相机(2)的位姿转换矩阵包括：

由球心坐标P_n组成矩阵A；

由球心点在工业机器人基坐标系下的坐标Pbn组成矩阵B；

根据矩阵A、矩阵B计算工业机器人与立体相机的位姿转换矩阵[Rrc，Trc]。