[发明专利]一种移动作业机器人的三维激光雷达与机械臂间的联合标定方法

摘要

本发明公开了一种移动作业机器人的三维激光雷达与机械臂间的联合标定方法，本发明属于移动作业机器人自主目标识别、抓取及人机协作技术领域。其使用普通方形纸板作为机器人标定过程中的参照物，通过机器人所搭载的三维激光雷达进行三维点云采集，对获取的点云进行预处理，识别机械臂末端所夹持的方形纸板，得到机械臂在三维激光雷达中的坐标值，通过机械臂控制器获取其在控制器中的坐标值；重复调整机械臂位置N次(N≥8)，并获取其相应的坐标值，最后使用最小二乘法求解机械臂在三维激光雷达中的坐标与其控制器中的坐标转换关系。

主权项

1.一种移动作业机器人的三维激光雷达与机械臂间的联合标定方法，其特征在于，步骤如下：/n一、控制机械臂末端运动位姿；/n二、激光点云数据预处理；/n三、机械臂末端执行器位姿的计算/n(1)利用三维激光点云空间邻域的关系，提取出完整平面；/n(2)依据提取的完整平面，确定平面的四个顶点在三维激光雷达中的坐标P_i＝(x_i,y_i,z_i)，其中i＝1，2，3，4，利用三维激光栅格计算其平面面积S，当等式|S-S_default|＜S_th成立时，则认为此平面为机械手臂末端所夹持的方形板，其中S_default为方形板的实际面积，S_th为所测得的平面的面积与实际平面面积允许的最大误差；/n(3)依据步骤(2)所计算得到的坐标P_i，计算得到机械臂末端在三维激光雷达中的坐标同时读取机械臂在控制器中的坐标P_w/n四、获取机械手臂不同位姿下的坐标/n重复上述步骤一至步骤三N次，其中N≥8，获取N组不同的坐标P_c、P_w；/n五、最小二乘法求解最优旋转矩阵与平移矩阵/n将三维激光雷达坐标系标定到机械臂坐标系中，则有/nP_w＝RP_c+T (7)/n其中P_c为机械臂末端在三维激光雷达中的坐标，P_w为机械臂在控制器中的坐标，R为旋转矩阵，T为平移矩阵；/n通过最小二乘法对N组坐标计算求解旋转矩阵R与平移矩阵T，以获取最优的旋转矩阵与平移矩阵；通过最小二乘法求解的R与T，其误差函数如下所示：/n /n