一種搭載深度相機的機器人手眼標(biāo)定方法

曹夢龍， 靳利文

(青島科技大學(xué) 自動化與電子工程學(xué)院，山東 青島 266061)

工業(yè)機器人廣泛應(yīng)用于裝配、噴涂、點膠、檢測和焊接行業(yè)，極大地提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。但是傳統(tǒng)工業(yè)機器人示教再現(xiàn)式作業(yè)方式過程繁瑣、絕對精度低，已不能滿足當(dāng)前作業(yè)需求。為了解決該問題，搭載視覺系統(tǒng)的機器人在線檢測方式應(yīng)運而生。該方式不需要提前示教工業(yè)機器人的運動軌跡，通過視覺系統(tǒng)引導(dǎo)機器人自動運行，極大提高了機器人作業(yè)質(zhì)量和效率。在機器人視覺系統(tǒng)中，機器人手眼標(biāo)定精度直接影響實際運動軌跡，決定機器人運行精度。由于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，而傳統(tǒng)人工標(biāo)定時間長，標(biāo)定誤差大，嚴重影響產(chǎn)業(yè)效率，因此建立一種準(zhǔn)確、快速的機器人手眼標(biāo)定方法對機器人實際工業(yè)應(yīng)用具有重要意義。

目前，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對機器人手眼標(biāo)定方法做了大量的研究工作。王才東等[1]利用平面鏡作為輔助工具，結(jié)合坐標(biāo)變換關(guān)系以及平面鏡子成像對稱性的特點，確立出手眼關(guān)系。曹軍杰等[2]使用圓錐體作為輔助標(biāo)定塊，通過深度相機采集標(biāo)定物特征點坐標(biāo)，計算手眼關(guān)系變換矩陣，完成機器人視覺系統(tǒng)手眼關(guān)系標(biāo)定。邱曉榮等[3]和何佳唯等[4]計算出多視圖像間的位姿變化和機器人的位姿變化獲得機器人手眼位姿。為了規(guī)避了傳統(tǒng)算法中過度依賴相機位姿矯正、畸變矯正等算法導(dǎo)致的誤差問題。相關(guān)工作包括對采集到的標(biāo)定點進行插值細分擬合畸變曲線來消除相機畸變，構(gòu)建圖像坐標(biāo)系與機械臂基坐標(biāo)系的直接轉(zhuǎn)換關(guān)系，以及基于變異粒子群優(yōu)化、矩陣直積、舒爾矩陣分解等算法對標(biāo)定方法進行線性化處理等[5-17]。……