本技術(shù)涉及校準(zhǔn)，尤其是涉及一種機(jī)械臂的自動(dòng)校準(zhǔn)方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、機(jī)械臂的組裝是一個(gè)系統(tǒng)性的過程，涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)和軟件配置的多方面協(xié)作。從底座的穩(wěn)固安裝到關(guān)節(jié)的連接，每一步都需要保證機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和運(yùn)動(dòng)的可靠性。組裝完成后，為了機(jī)械臂出廠前能夠精確執(zhí)行工作任務(wù)，降低零部件加工誤差和裝配誤差帶來的影響，還需要對(duì)其進(jìn)行誤差校準(zhǔn)。機(jī)械臂出廠前校準(zhǔn)通常會(huì)使用激光跟蹤儀進(jìn)行測量和調(diào)整，修正機(jī)械結(jié)構(gòu)中的位置誤差，但激光跟蹤儀價(jià)格昂貴，校準(zhǔn)成本高，且校準(zhǔn)過程需要工程師手動(dòng)調(diào)整機(jī)械臂位姿并反復(fù)采集數(shù)據(jù)，耗時(shí)長，不能大批量自動(dòng)化校準(zhǔn)等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)的目的在于提供一種機(jī)械臂的自動(dòng)校準(zhǔn)方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)相機(jī)與圖像處理的方式，搭建光學(xué)校準(zhǔn)系統(tǒng)取代激光跟蹤儀對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行校準(zhǔn)，相比較激光跟蹤儀方案，本技術(shù)具備設(shè)備成本低、校準(zhǔn)耗時(shí)少、校準(zhǔn)準(zhǔn)確率高、具備自動(dòng)化、可大批量進(jìn)行機(jī)械臂出廠校準(zhǔn)。

2、本技術(shù)實(shí)施例提供了一種機(jī)械臂的自動(dòng)校準(zhǔn)方法，應(yīng)用于光學(xué)校準(zhǔn)系統(tǒng)，所述光學(xué)校準(zhǔn)系統(tǒng)包括固定底座、兩個(gè)工業(yè)相機(jī)、兩個(gè)光源及機(jī)械臂，所述自動(dòng)校準(zhǔn)方法包括：

3、確定出在初始位置下機(jī)械臂攜帶的注射針頭的第一針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)、所述機(jī)械臂的第一空間點(diǎn)坐標(biāo)以及所述機(jī)械臂的校準(zhǔn)方向；其中，所述校準(zhǔn)方向包括yz軸校準(zhǔn)方向以及xz軸校準(zhǔn)方向；

4、針對(duì)于所述yz軸校準(zhǔn)方向，控制所述機(jī)械臂在yz軸方向上進(jìn)行rcm運(yùn)動(dòng)，確定出所述機(jī)械臂在rcm運(yùn)動(dòng)過程中的俯仰角范圍；

5、在所述俯仰角范圍內(nèi)進(jìn)行多次rcm旋轉(zhuǎn)采樣，基于y軸單位像素實(shí)際距離、所述第一針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)、所述第一空間點(diǎn)坐標(biāo)、每次rcm旋轉(zhuǎn)采樣下的旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)的第二針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)以及第二空間點(diǎn)坐標(biāo)，確定出每個(gè)旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)偏離誤差；

6、基于每個(gè)旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)的電機(jī)位置以及所述機(jī)械臂的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，確定出多個(gè)旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)矩陣；

7、對(duì)多個(gè)所述運(yùn)動(dòng)偏離誤差以及所述校準(zhǔn)矩陣進(jìn)行最小二乘法處理，確定出所述機(jī)械臂的待校準(zhǔn)參數(shù)在yz軸校準(zhǔn)方向上的校準(zhǔn)量。

8、在一種可能的實(shí)施方式之中，針對(duì)于任一所述旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)，所述基于y軸單位像素實(shí)際距離、所述第一針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)、所述第一空間點(diǎn)坐標(biāo)、每次rcm旋轉(zhuǎn)采樣下的旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)的第二針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)以及第二空間點(diǎn)坐標(biāo)，確定出每個(gè)旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)偏離誤差，包括：

9、基于該旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)下的所述第二針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)中的橫坐標(biāo)像素信息、所述第一針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)中的橫坐標(biāo)像素信息、所述y軸單位像素實(shí)際距離、所述第一空間點(diǎn)坐標(biāo)中的縱坐標(biāo)信息以及所述第二空間點(diǎn)坐標(biāo)中的縱坐標(biāo)信息，確定出橫坐標(biāo)誤差量；

10、基于所述第二針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)中的縱坐標(biāo)像素信息、所述第一針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)中的縱坐標(biāo)像素信息、所述y軸單位像素實(shí)際距離、所述第一空間點(diǎn)坐標(biāo)中的z軸坐標(biāo)信息以及所述第二空間點(diǎn)坐標(biāo)中的z軸坐標(biāo)信息，確定出縱坐標(biāo)誤差量；

11、基于歐式距離計(jì)算公式對(duì)所述橫坐標(biāo)誤差量以及所述縱坐標(biāo)誤差量進(jìn)行計(jì)算，確定出每旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)偏離誤差。

12、在一種可能的實(shí)施方式之中，所述基于該旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)下的所述第二針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)中的橫坐標(biāo)像素信息、所述第一針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)中的橫坐標(biāo)像素信息、所述y軸單位像素實(shí)際距離、所述第一空間點(diǎn)坐標(biāo)中的縱坐標(biāo)信息以及所述第二空間點(diǎn)坐標(biāo)中的縱坐標(biāo)信息，確定出橫坐標(biāo)誤差量，包括：

13、將所述第二針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)中的橫坐標(biāo)像素信息與所述第一針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)中的橫坐標(biāo)像素信息相減，確定出第一數(shù)值；

14、將所述第一數(shù)值與所述y軸單位像素實(shí)際距離相乘，確定出第二數(shù)值；

15、將所述第二數(shù)值與所述第一空間點(diǎn)坐標(biāo)中的縱坐標(biāo)信息以及所述第二空間點(diǎn)坐標(biāo)中的縱坐標(biāo)信息相減，確定出所述橫坐標(biāo)誤差量。

16、在一種可能的實(shí)施方式之中，通過以下步驟確定出y軸單位像素實(shí)際距離：

17、控制所述機(jī)械臂在所述初始位置下進(jìn)行y軸正負(fù)方向預(yù)設(shè)距離平移，確定出平移后的第三針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)以及第四針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)；

18、基于所述第三針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)、所述第四針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)以及預(yù)設(shè)距離，確定出y軸單位像素實(shí)際距離。

19、在一種可能的實(shí)施方式之中，所述對(duì)多個(gè)所述運(yùn)動(dòng)偏離誤差以及所述校準(zhǔn)矩陣進(jìn)行最小二乘法處理，確定出所述機(jī)械臂的待校準(zhǔn)參數(shù)在yz軸校準(zhǔn)方向上的校準(zhǔn)量，包括：

20、在多個(gè)所述運(yùn)動(dòng)偏離誤差中篩選出最大運(yùn)動(dòng)偏離誤差；

21、檢測所述最大運(yùn)動(dòng)偏離誤差是否大于誤差設(shè)定范圍；

22、若是，則對(duì)多個(gè)所述運(yùn)動(dòng)偏離誤差以及所述校準(zhǔn)矩陣進(jìn)行最小二乘法處理確定出yz軸校準(zhǔn)方向上的校準(zhǔn)量，再根據(jù)yz軸校準(zhǔn)方向上的校準(zhǔn)量對(duì)所述機(jī)械臂的待校準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)之后，繼續(xù)確定出校準(zhǔn)后的待校準(zhǔn)參數(shù)在yz軸校準(zhǔn)方向上的校準(zhǔn)量；

23、若否，則完成所述機(jī)械臂的待校準(zhǔn)參數(shù)在yz軸方向上的自動(dòng)校準(zhǔn)。

24、在一種可能的實(shí)施方式之中，在所述確定出在初始位置下機(jī)械臂攜帶的注射針頭的第一針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)、所述機(jī)械臂的第一空間點(diǎn)坐標(biāo)以及所述機(jī)械臂的校準(zhǔn)方向之后，所述自動(dòng)校準(zhǔn)方法還包括：

25、控制所述機(jī)械臂在xz軸方向上進(jìn)行rcm運(yùn)動(dòng)，確定出所述機(jī)械臂在rcm運(yùn)動(dòng)過程中的偏航角范圍；

26、在所述偏航角范圍內(nèi)進(jìn)行多次rcm旋轉(zhuǎn)采樣，基于x軸單位像素實(shí)際距離、所述第一針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)、所述第一空間點(diǎn)坐標(biāo)、每次rcm旋轉(zhuǎn)采樣下的旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)的第五針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)以及第三空間點(diǎn)坐標(biāo)，確定出每個(gè)旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)偏離誤差。

27、在一種可能的實(shí)施方式之中，所述基于每個(gè)旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)的電機(jī)位置以及所述機(jī)械臂的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，確定出多個(gè)旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)矩陣，包括：

28、基于每個(gè)所述電機(jī)位置下的所述正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程對(duì)相對(duì)應(yīng)的所述電機(jī)位置下的多個(gè)待校準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行偏導(dǎo)數(shù)計(jì)算，確定出所述校準(zhǔn)矩陣。

29、本技術(shù)實(shí)施例還提供了一種機(jī)械臂的自動(dòng)校準(zhǔn)裝置，所述自動(dòng)校準(zhǔn)裝置包括：

30、參數(shù)獲取模塊，用于確定出在初始位置下機(jī)械臂攜帶的注射針頭的第一針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)、所述機(jī)械臂的第一空間點(diǎn)坐標(biāo)以及所述機(jī)械臂的校準(zhǔn)方向；其中，所述校準(zhǔn)方向包括yz軸校準(zhǔn)方向以及xz軸校準(zhǔn)方向；

31、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模塊，用于針對(duì)于所述yz軸校準(zhǔn)方向，控制所述機(jī)械臂在yz軸方向上進(jìn)行rcm運(yùn)動(dòng)，確定出所述機(jī)械臂在rcm運(yùn)動(dòng)過程中的俯仰角范圍；

32、運(yùn)動(dòng)偏離誤差確定模塊，用于在所述俯仰角范圍內(nèi)進(jìn)行多次rcm旋轉(zhuǎn)采樣，基于y軸單位像素實(shí)際距離、所述第一針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)、所述第一空間點(diǎn)坐標(biāo)、每次rcm旋轉(zhuǎn)采樣下的旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)的第二針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)以及第二空間點(diǎn)坐標(biāo)，確定出每個(gè)旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)偏離誤差；

33、校準(zhǔn)矩陣確定模塊，用于基于每個(gè)旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)的電機(jī)位置以及所述機(jī)械臂的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，確定出多個(gè)旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)矩陣；

34、校準(zhǔn)量確定模塊，用于對(duì)多個(gè)所述運(yùn)動(dòng)偏離誤差以及所述校準(zhǔn)矩陣進(jìn)行最小二乘法處理，確定出所述機(jī)械臂的待校準(zhǔn)參數(shù)在yz軸校準(zhǔn)方向上的校準(zhǔn)量。

35、本技術(shù)實(shí)施例還提供一種電子設(shè)備，包括：處理器、存儲(chǔ)器和總線，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有所述處理器可執(zhí)行的機(jī)器可讀指令，當(dāng)電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)，所述處理器與所述存儲(chǔ)器之間通過總線通信，所述機(jī)器可讀指令被所述處理器執(zhí)行時(shí)執(zhí)行如上述的機(jī)械臂的自動(dòng)校準(zhǔn)方法的步驟。

36、本技術(shù)實(shí)施例還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行如上述的機(jī)械臂的自動(dòng)校準(zhǔn)方法的步驟。

37、本技術(shù)實(shí)施例提供的一種機(jī)械臂的自動(dòng)校準(zhǔn)方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，所述自動(dòng)校準(zhǔn)方法包括：確定出在初始位置下機(jī)械臂攜帶的注射針頭的第一針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)、所述機(jī)械臂的第一空間點(diǎn)坐標(biāo)以及所述機(jī)械臂的校準(zhǔn)方向；其中，所述校準(zhǔn)方向包括yz軸校準(zhǔn)方向以及xz軸校準(zhǔn)方向；針對(duì)于所述yz軸校準(zhǔn)方向，控制所述機(jī)械臂在yz軸方向上進(jìn)行rcm運(yùn)動(dòng)，確定出所述機(jī)械臂在rcm運(yùn)動(dòng)過程中的俯仰角范圍；在所述俯仰角范圍內(nèi)進(jìn)行多次rcm旋轉(zhuǎn)采樣，基于y軸單位像素實(shí)際距離、所述第一針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)、所述第一空間點(diǎn)坐標(biāo)、每次rcm旋轉(zhuǎn)采樣下的旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)的第二針尖點(diǎn)像素坐標(biāo)以及第二空間點(diǎn)坐標(biāo)，確定出每個(gè)旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)偏離誤差；基于每個(gè)旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)的電機(jī)位置以及所述機(jī)械臂的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，確定出多個(gè)旋轉(zhuǎn)位置點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)矩陣；對(duì)多個(gè)所述運(yùn)動(dòng)偏離誤差以及所述校準(zhǔn)矩陣進(jìn)行最小二乘法處理，確定出所述機(jī)械臂的待校準(zhǔn)參數(shù)在yz軸校準(zhǔn)方向上的校準(zhǔn)量。實(shí)現(xiàn)了工業(yè)相機(jī)與圖像處理的方式，搭建光學(xué)校準(zhǔn)系統(tǒng)取代激光跟蹤儀對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行校準(zhǔn)，相比較激光跟蹤儀方案，本技術(shù)具備設(shè)備成本低、校準(zhǔn)耗時(shí)少、校準(zhǔn)準(zhǔn)確率高、具備自動(dòng)化、可大批量進(jìn)行機(jī)械臂出廠校準(zhǔn)。

38、為使本技術(shù)的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。