本發(fā)明涉及機(jī)械臂標(biāo)定，具體涉及一種基于單相機(jī)的雙機(jī)械臂標(biāo)定方法、裝置及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、針對雙機(jī)械臂協(xié)作系統(tǒng)，其中一個機(jī)械臂搭載相機(jī)，另外一臂進(jìn)行作業(yè)的工況，現(xiàn)有技術(shù)對兩個機(jī)械臂的標(biāo)定方法主要有兩種：手眼標(biāo)定法和基于測量儀的標(biāo)定法?；跍y量儀的標(biāo)定法是通過使用精密測量儀器如跟蹤儀或全站儀對兩個機(jī)械臂的底座相對位置進(jìn)行直接測量，此方法精度較高，但其無論從成本方面或是從操作復(fù)雜度方面都存在明顯的短板，從而使得此方法僅在特定場景下才會采用；手眼標(biāo)定是在作業(yè)臂末端也加裝上相機(jī)，在外部區(qū)域的可視位置裝上標(biāo)定板，分別對引導(dǎo)臂與作業(yè)臂各進(jìn)行一次眼在手外的手眼標(biāo)定，獲取到兩個機(jī)械臂的各自底座至標(biāo)定板的變換，從而再計(jì)算出兩個機(jī)械臂的基座之間的變換，另外若要滿足引導(dǎo)臂的引導(dǎo)情況，則還需單獨(dú)對引導(dǎo)臂進(jìn)行一次眼在手上的手眼標(biāo)定從而滿足雙臂協(xié)作系統(tǒng)的標(biāo)定。

2、可見，現(xiàn)有技術(shù)中對雙臂協(xié)助系統(tǒng)中的兩機(jī)械臂的標(biāo)定成本高并且標(biāo)定方法繁瑣復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，對雙臂協(xié)助系統(tǒng)中的兩機(jī)械臂的標(biāo)定成本高并且標(biāo)定方法繁瑣復(fù)雜等技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于單相機(jī)的雙機(jī)械臂標(biāo)定方法、裝置及存儲介質(zhì)。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

3、一種基于單相機(jī)的雙機(jī)械臂標(biāo)定方法，包括如下步驟：

4、控制固定于第二機(jī)械臂末端的標(biāo)定板靜止,控制固定于第一機(jī)械臂末端的相機(jī)運(yùn)動以對靜止的所述標(biāo)定板進(jìn)行掃描，得到第一標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

5、根據(jù)所述第一標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算所述第一機(jī)械臂的基底坐標(biāo)系與所述相機(jī)的相機(jī)坐標(biāo)系之間的變換矩陣，得到第一變換矩陣；

6、控制固定于所述第二機(jī)械臂末端的所述標(biāo)定板運(yùn)動,控制固定于所述第一機(jī)械臂末端的所述相機(jī)靜止以對運(yùn)動的所述標(biāo)定板進(jìn)行掃描，得到第二標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

7、根據(jù)所述第二標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算所述第二機(jī)械臂的基底坐標(biāo)系與所述相機(jī)坐標(biāo)系之間的變換矩陣，得到第二變換矩陣；

8、根據(jù)所述第一變換矩陣以及所述第二變換矩陣計(jì)算所述第一機(jī)械臂的基底坐標(biāo)系到所述第二機(jī)械臂的基底坐標(biāo)系的變換矩陣，得到雙臂標(biāo)定變換矩陣。

9、本發(fā)明的有益效果是：通過單相機(jī)固定于兩個機(jī)械臂中其中一個機(jī)械臂的末端，將標(biāo)定板固定于另一個機(jī)械臂的末端，利用手眼標(biāo)定法分別對兩個機(jī)械臂進(jìn)行標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)了單相機(jī)同時標(biāo)定兩個機(jī)械臂，與傳統(tǒng)的雙相機(jī)手眼標(biāo)定法和基于測量儀的標(biāo)定法相比，本發(fā)明的技術(shù)方案的成本更低，并且標(biāo)定步驟更加簡單高效。

10、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

11、進(jìn)一步，所述相機(jī)具體固定于所述第一機(jī)械臂的末端法蘭上；

12、根據(jù)所述第一標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算所述第一機(jī)械臂的基底坐標(biāo)系與所述相機(jī)的相機(jī)坐標(biāo)系之間的變換矩陣，得到第一變換矩陣，具體包括如下步驟：

13、根據(jù)所述第一機(jī)械臂的系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算所述第一機(jī)械臂的基底坐標(biāo)系與所述第一機(jī)械臂的末端法蘭坐標(biāo)系的變換矩陣，得到第一中間變換矩陣；

14、基于張正友相機(jī)標(biāo)定法，利用所述第一標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)對所述第一機(jī)械臂進(jìn)行眼在手上的手眼標(biāo)定，以計(jì)算所述相機(jī)坐標(biāo)系與所述第一機(jī)械臂的末端法蘭坐標(biāo)系之間的變換矩陣，得到第二中間變換矩陣；其中，所述相機(jī)固定于所述第一機(jī)械臂的末端法蘭上；

15、根據(jù)所述第一中間變換矩陣以及所述第二中間變換矩陣計(jì)算所述第一機(jī)械臂的基底坐標(biāo)系與所述相機(jī)坐標(biāo)系之間的變換矩陣，得到所述第一變換矩陣。

16、進(jìn)一步，基于張正友相機(jī)標(biāo)定法，利用所述第一標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)對所述第一機(jī)械臂進(jìn)行眼在手上的手眼標(biāo)定，以計(jì)算所述相機(jī)坐標(biāo)系與所述第一機(jī)械臂的末端法蘭坐標(biāo)系之間的變換矩陣，得到第二中間變換矩陣，具體包括如下步驟：

17、基于張正友相機(jī)標(biāo)定法，利用所述第一標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算所述相機(jī)坐標(biāo)系與所述標(biāo)定板的標(biāo)定板坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，得到第一相機(jī)外參矩陣；

18、根據(jù)所述第一中間變換矩陣計(jì)算所述第一機(jī)械臂的末端法蘭的位姿，得到第一末端法蘭位姿數(shù)據(jù)；

19、根據(jù)所述第一相機(jī)外參矩陣計(jì)算所述相機(jī)的位姿，得到相機(jī)位姿數(shù)據(jù)；

20、根據(jù)所述第一末端法蘭位姿數(shù)據(jù)以及所述相機(jī)位姿數(shù)據(jù)計(jì)算所述相機(jī)坐標(biāo)系與所述第一機(jī)械臂的末端法蘭坐標(biāo)系之間的變換矩陣，得到所述第二中間變換矩陣。

21、進(jìn)一步，計(jì)算所述相機(jī)坐標(biāo)系與所述第一機(jī)械臂的末端法蘭坐標(biāo)系之間的變換矩陣，得到第二中間變換矩陣的求解表達(dá)式如下：

22、；

23、其中，表示所述第二中間變換矩陣，表示所述相機(jī)在第次運(yùn)動之后得到的所述第一中間變換矩陣,所述相機(jī)在第次運(yùn)動之后得到的所述第一中間變換矩陣；表示所述相機(jī)在第次運(yùn)動之后得到的所述第一相機(jī)外參矩陣,表示所述相機(jī)在第次運(yùn)動之后得到的所述第一相機(jī)外參矩陣，與不相等。

24、進(jìn)一步，根據(jù)所述第二標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算所述第二機(jī)械臂的基底坐標(biāo)系與所述相機(jī)坐標(biāo)系之間的變換矩陣，得到第二變換矩陣，具體包括如下步驟：

25、根據(jù)所述第二機(jī)械臂的系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算所述第二機(jī)械臂的基底坐標(biāo)系與所述第二機(jī)械臂的末端法蘭坐標(biāo)系的變換矩陣，得到第三中間變換矩陣；

26、基于張正友相機(jī)標(biāo)定法，利用所述第二標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)對所述第二機(jī)械臂進(jìn)行眼在手外的手眼標(biāo)定，以計(jì)算所述相機(jī)坐標(biāo)系與第二機(jī)械臂的末端法蘭坐標(biāo)系的變換矩陣，得到第四中間變換矩陣；其中，所述第二標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)為當(dāng)固定于所述第二機(jī)械臂的末端法蘭上的所述相機(jī)靜止以及固定于所述第一機(jī)械臂末端的所述標(biāo)定板運(yùn)動時，所述相機(jī)對所述標(biāo)定板進(jìn)行掃描所得到；

27、根據(jù)所述第三中間變換矩陣以及所述第四中間變換矩陣計(jì)算所述第二機(jī)械臂的基底坐標(biāo)系與所述相機(jī)坐標(biāo)系之間的變換矩陣，得到所述第二變換矩陣。

28、進(jìn)一步，基于張正友相機(jī)標(biāo)定法，利用所述第二標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)對所述第二機(jī)械臂進(jìn)行眼在手外的手眼標(biāo)定，以計(jì)算所述相機(jī)坐標(biāo)系與第二機(jī)械臂的末端法蘭坐標(biāo)系的變換矩陣，得到第四中間變換矩陣，具體包括如下步驟：

29、基于張正友相機(jī)標(biāo)定法，利用所述第二標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算所述相機(jī)坐標(biāo)系與所述標(biāo)定板的標(biāo)定板坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，得到第二相機(jī)外參矩陣；

30、根據(jù)所述第三中間變換矩陣計(jì)算所述第二機(jī)械臂的末端法蘭的位姿，得到第二末端法蘭位姿數(shù)據(jù)；

31、根據(jù)所述第二相機(jī)外參矩陣計(jì)算所述標(biāo)定板的位姿，得到標(biāo)定板位姿數(shù)據(jù)；

32、根據(jù)所述第二末端法蘭位姿數(shù)據(jù)以及所述標(biāo)定板位姿數(shù)據(jù)計(jì)算所述標(biāo)定板坐標(biāo)系與所述第二機(jī)械臂的末端法蘭坐標(biāo)系之間的變換矩陣，得到所述第四中間變換矩陣。

33、進(jìn)一步，計(jì)算所述相機(jī)坐標(biāo)系與第二機(jī)械臂的末端法蘭坐標(biāo)系的變換矩陣，得到第四中間變換矩陣的求解表達(dá)式如下：

34、?；

35、其中，表示所述第四中間變換矩陣，表示所述標(biāo)定板在第次運(yùn)動之后得到的所述第三中間變換矩陣,表示所述標(biāo)定板在第運(yùn)動之后得到的所述第三中間變換矩陣;表示所述標(biāo)定板在第次運(yùn)動之后得到的所述第二相機(jī)外參矩陣，表示所述標(biāo)定板在第次運(yùn)動之后得到的所述第二相機(jī)外參矩陣，不等于。

36、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種基于單相機(jī)的雙機(jī)械臂標(biāo)定裝置，其具體技術(shù)內(nèi)容如下：

37、一種基于單相機(jī)的雙機(jī)械臂標(biāo)定裝置，其特征在于，包括：

38、第一數(shù)據(jù)采集模塊，用于控制固定于第二機(jī)械臂末端的標(biāo)定板靜止,控制固定于第一機(jī)械臂末端的相機(jī)運(yùn)動以對靜止的所述標(biāo)定板進(jìn)行掃描，得到第一標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

39、第一數(shù)據(jù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算所述第一機(jī)械臂的基底坐標(biāo)系與所述相機(jī)的相機(jī)坐標(biāo)系之間的變換矩陣，得到第一變換矩陣；

40、第二數(shù)據(jù)采集模塊，用于控制固定于所述第二機(jī)械臂末端的所述標(biāo)定板運(yùn)動,控制固定于所述第一機(jī)械臂末端的所述相機(jī)靜止以對運(yùn)動的所述標(biāo)定板進(jìn)行掃描，得到第二標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

41、第二數(shù)據(jù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第二標(biāo)定板點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算所述第二機(jī)械臂的基底坐標(biāo)系與所述相機(jī)坐標(biāo)系之間的變換矩陣，得到第二變換矩陣；

42、標(biāo)定變換計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一變換矩陣以及所述第二變換矩陣計(jì)算所述第一機(jī)械臂的基底坐標(biāo)系到所述第二機(jī)械臂的基底坐標(biāo)系的變換矩陣，得到雙臂標(biāo)定變換矩陣。

43、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種機(jī)械臂標(biāo)定裝置，其具體技術(shù)內(nèi)容如下：

44、一種機(jī)械臂標(biāo)定裝置，包括存儲器以及一個或多個處理器，所述存儲器中存儲有可執(zhí)行代碼，一個或多個所述處理器執(zhí)行所述可執(zhí)行代碼時，實(shí)現(xiàn)上述基于單相機(jī)的雙機(jī)械臂標(biāo)定方法的步驟。

45、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種機(jī)械臂標(biāo)定裝置，其具體技術(shù)內(nèi)容如下：

46、一種存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)存儲有計(jì)算機(jī)程序或計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)程序或所述計(jì)算機(jī)指令被計(jì)算機(jī)的處理器執(zhí)行時，實(shí)現(xiàn)上述基于單相機(jī)的雙機(jī)械臂標(biāo)定方法的步驟。