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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：一种基于三维点云拼接的视触觉传感器物体三维重建方法，属于机器人操作的物体三维重建领域。首先，将视触觉传感器安装于连续型机械臂末端；其次，通过控制器控制驱动箱使连续型机械臂触摸被测物体；第三，视触觉传感器采集若干局部触摸图像；第四，通过连续型机械臂运动学获得多个接触点在世界坐标系中的位置信息；最后，将上述数据输入计算机中重建接触物体的三维形状。本发明能够方便快速重建出被触摸物体的三维形状，故可以有效地在视觉受阻情况下，不依赖于有限照明环境下，利用分辨率高的视触觉传感器完整地重建出接触物体的三维形状，为机器人在航空航天深海或者医疗等领域实施在轨装配或者手术协作类似需要进行精细化操作任务奠定基础。

主权项：1.一种基于三维点云拼接的视触觉传感器物体三维重建方法，其特征在于，所述的三维重建方法包括以下步骤：第一步，将视触觉传感器安装于连续型机械臂末端；第二步，通过控制器控制驱动箱使连续型机械臂触摸被测物体，具体如下：首先，控制器集成于计算机端，与驱动箱进行数据通讯；连续型机械臂和绳索连接在驱动箱上；其次，固定被触摸物体的位置和方向，控制器下发命令至驱动箱，使电机转动，带动连续型机械臂运动，直至扫描完整被触摸物体；第三步，在扫描被触摸物体时，视触觉传感器采集若干局部触摸图像；第四步，通过连续型机械臂运动学获得多个接触点在世界坐标系中的位置信息，具体如下：步骤4.1、连续型机械臂的运动学被分为三个空间的映射关系，连续型机械臂的绳长变化被定义为驱动空间，关节角度被定义为关节空间，连续型机械臂末端位姿被定义为任务空间；通过已知关节角度求解连续型机械臂当前末端位姿；步骤4.2、连续型机械臂使用D-H坐标法进行建模；步骤4.3、通过D-H参数描述连续型机械臂各关节之间的相对位置和姿态关系，将描述各个关节坐标位姿关系的齐次变化矩阵依次相乘，得到连续型机械臂末端位姿，获得接触点在世界坐标系中的位置信息；第五步，将位置信息输入计算机中重建接触物体的三维形状，具体如下：步骤5.1、视触觉传感器实时采集的若干局部触摸图像传输到计算机中；步骤5.2、采用光度立体法将采集的若干局部触摸图像生成为若干局部高度图像；步骤5.3、将步骤5.2得到的若干局部高度图像转化为若干局部点云图像；步骤5.4、由步骤4.3得到的连续型机械臂末端在世界坐标系下的位置信息，结合步骤5.3得到的若干局部点云图像，得到具有世界坐标系下的位置信息的若干局部点云图像；步骤5.5、采用改进的CTI算法将步骤5.4得到的若干局部点云图像拼接融合在一起，得以重建其全局形状；所述的CTI算法是通过找到点云之间最接近的触摸印记来实现点云的对齐缝合；所述的触摸印记为点云中某个特征点或特征区域；目标是将若干个不同的点云图像集合进行对齐拼接，使其形成一个统一的整体。

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