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申请/专利权人：中国科学院沈阳自动化研究所

摘要：本发明涉一种基于双目立体成像的机械臂手眼标定方法。改变机械臂的各个关节的角度，记录机械臂各个关节的当前角度和双目立体成像坐标系下的机械臂末端夹钳夹取点的三维坐标。通过机器人正运动学计算出机械臂末端夹钳夹取点位于机械臂坐标系下的三维空间坐标。重复多次，利用所记录的多组机械臂坐标系下的机械臂末端夹钳夹取点的三维坐标和与其对应的多组摄像机坐标系下的机械臂末端夹钳夹取点的三维世界坐标，对摄像机坐标系到机械臂基座坐标系的齐次变换矩阵求取最优解。本发明通过提取双目立体成像内容中机械臂末端夹钳夹取点位的三维坐标与机械臂各个关节运动信息来进行计算，可以快速、便捷的对机械臂进行手眼标定。

主权项：1.一种基于双目立体成像的机械臂手眼标定方法，其特征在于，包括以下步骤：控制机械臂运动以改变机械臂各个关节的角度和末端夹取点位于机械臂坐标系下的空间位置；记录机械臂各个关节的当前角度和双目立体成像坐标系下的机械臂末端夹取点的三维坐标；根据机械臂各个关节的当前角度，通过机器人正运动学得出机械臂末端夹取点位于机械臂坐标系下的三维空间坐标；完成一次数据采集过程后，返回控制机械臂动作步骤，循环多次；利用所记录的多组机械臂坐标系下的机械臂末端夹取点的三维坐标和与其对应的摄像机坐标系下的机械臂末端夹取点的三维空间坐标，对双目立体成像坐标系到机械臂坐标系的齐次变换矩阵求取最优解；根据最优的齐次变换矩阵即得到双目立体成像坐标系与机械臂坐标系之间的关系；所述对双目立体成像坐标系到机械臂坐标系的齐次变换矩阵求取最优解，包括以下步骤：令双目立体成像坐标系下的机械臂末端的三维坐标矩阵X、机械臂坐标系下的三维空间坐标矩阵A、B、C分别如下： 令其中，x1,y1,z1,...,x4,y4,z4分别为各次循环得到的双目立体成像坐标系下的机械臂末端的三维坐标；a1,b1,c1,...,a4,b4,c4分别为各次循环得到的机械臂坐标系下的三维空间坐标；根据下列公式 其中XTX-1表示矩阵XTX的逆矩阵，XT表示矩阵X的转置矩阵；得到双目立体成像摄像机坐标系到机械臂基坐标系的齐次变换矩阵： 其中，nx、ny、nz、ox、py、pz、ax、ay、az、px、py、p分别为齐次变换矩阵参数；至此，若已知空间点p位于摄像机坐标系下的坐标为P，则空间点p位于机械臂坐标系下的坐标P’由得到；若已知空间点p位于机械臂坐标系下的坐标为P’,则空间点p位于摄像机坐标系下的坐标由得到，矩阵表示齐次变换矩阵的逆矩阵，以实现机械臂的手眼标定；如果矩阵XTX没有逆，则增加一次数据采集过程，进而增加一条观测数据，包括双目立体成像坐标系下的机械臂末端夹取点的三维坐标x5,y5,z5、机械臂坐标系下的三维空间坐标a5,b5,c5，使得XTX有逆矩阵；如果XTX仍然没有逆矩阵，则继续增加一次数据采集过程，进而增加观测数据。

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