[发明专利]一种基于双目视觉的机器人TCP校准方法及装置

权利要求书

1.一种基于双目视觉的机器人TCP校准方法及装置，其特征在于，包括：

双目视觉相机置于机器人末端执行器前端，将一个特征贴贴在机器人末端执行器端面，机器人平移多个第一位置，视觉系统分别识别检测特征贴在多个第一位置的多个第一视觉坐标，计算并实现双目视觉坐标系与机器人坐标系的标定；

将多个特征贴贴在机器人末端执行器端面，双目视觉系统识别检测多个特征贴的多个坐标，通过多个特征贴的多个坐标拟合计算得到机器人末端执行器端面的平面法向量，实现机器人工具TCP的方向校准；

将一个特征贴贴在机器人末端执行器端面，机器人工具TCP沿TCP坐标系Z轴自转多个第二位置，双目视觉系统识别检测多个第二特征贴多个第二位置下的多个第二视觉坐标，通过多个第二视觉坐标拟合得到旋转中心，实现机器人TCP的位置校准。

2.根据权利要求1所述的机器人TCP校准方法，其特征在于，首先进行双目视觉坐标系与机器人坐标系标定，包括：

双目视觉相机固定放置于机器人末端执行器前端，将一个圆形特征贴贴于机器人末端执行器上，机器人分别沿x，y，z三个方向平移多个第一位置，双目视觉系统检测特征贴在多个位置下的多个第一视觉坐标；

根据机器人多个第一位置下的多个机器人坐标，以及上述多个第一视觉坐标，通过最小二乘法拟合计算视觉系统与机器人坐标之间的位移及旋转关系，完成双目视觉坐标系与机器人坐标系之间的位置关系标定。

3.根据权利要求1所述的机器人TCP校准方法，其特征在于，通过双目视觉系统进行机器人工具TCP方向的校准，包括：

将多个圆形特征贴贴于机器人末端执行器端面，机器人运行至末端执行器端面正对于双目视觉系统的第二位置，双目视觉系统识别机器人工具端面多个特征贴的多个第二空间坐标，通过最小二乘法拟合出多个第二空间坐标的平面方程：

Ax+By+Cz+D=0

所拟合出的平面的法向量即为机器人工具TCP的Z轴方向，根据TCP方向校准结果，重新设置机器人工具TCP。

4.根据权利要求1所述的机器人TCP校准方法，其特征在于，通过双目视觉系统进行机器人工具TCP位置校准，包括：

将一个圆形特征贴贴于机器人末端执行器上，控制机器人末端工具沿工具坐标系Z轴自转多个第三位置，双目视觉系统识别定位特征贴在多个第三位置下的多个第三视觉坐标，并根据上述视觉系统与机器人系统的标定结果转化为多个第三机器人坐标系坐标。

5.根据特征贴的多个第三机器人坐标系坐标，通过最小二乘法拟合计算上述多个第三机器人坐标系坐标的圆心坐标，该圆心坐标即为机器人工具TCP的位置。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的机器人TCP校准方法，其特征在于，通过所述的双目视觉系统完成机器人TCP的校准，包括：

第一获取步骤，一个特征贴贴于机器人末端执行器端面，机器人平移多个第一位置，获取机器人末端执行器上特征贴在多个第一位置下的多个第一视觉坐标；

第一确定步骤，根据上述机器人的多个第一位置和上述多个第一视觉坐标，通过最小二乘法拟合计算确定双目视觉系统与机器人系统之间的位置关系；

第二获取步骤，多个特征贴贴于机器人末端执行器端面，机器人运行至末端执行器端面正对于双目视觉系统位置，双目视觉系统获取上述多个特征贴的多个第二视觉坐标，并转化为机器人坐标系下的多个第二坐标；

第二确定步骤，根据上述多个特征贴在机器人坐标系下的多个第二坐标，通过最小二乘法拟合计算得到多个第二坐标的空间平面；

第二设置步骤，根据上述空间平面的法向量，重设机器人TCP的方向；

第三获取步骤，一个特征贴贴于机器人末端执行器端面，控制机器人沿TCP的Z向自转多个第三位置，双目视觉系统获取多个第三位置下特征贴的多个第三视觉坐标，并转化为机器人坐标系下的多个第三坐标；

第三确定步骤，根据上述多个第三坐标拟合计算上述多个第三坐标的圆心坐标；

第三设置步骤，根据上述圆心坐标，重设机器人TCP，机器人TCP校准完成。