一种机器人手眼标定方法及装置

1.一种机器人手眼标定方法，其特征在于，应用于机器人手眼标定系统，所述机器人手眼标定系统中的机器人包含机械前臂，所述机械前臂上设置有第一旋转轴，可用于旋转末端执行器，且所述机械前臂上安装有第一相机，所述第一旋转轴上安装有第二相机，所述第二相机下放置有定位圆；该方法包括：
控制所述第一旋转轴多次旋转，并获取所述第二相机在每一次旋转后采集的定位圆图像；
对所述第二相机采集的各个定位圆图像进行拟合，获取拟合圆心；
控制所述第一旋转轴的轴心图像坐标与所述拟合圆心的图像坐标重合；
获取平移后的第一旋转轴的机械坐标；所述机械坐标是在机械手坐标系下的坐标；
控制所述第一旋转轴在预设空间范围内多次平移，并获取所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像；
依据所述第一旋转轴的机械坐标、所述第一旋转轴每一次平移的位移量，以及所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像的图像坐标，确定预设运动模型中模型参数的值；其中，所述预设运动模型表征机器人第一相机坐标系与所述机械手坐标系的转换关系。
2.根据权利要求1所述的机器人手眼标定方法，其特征在于，所述控制所述第一旋转轴的轴心图像坐标与所述拟合圆心的图像坐标重合，包括：
控制所述第一旋转轴的轴心沿着所述机械手坐标系的X轴平移第一空间位移，同时获取所述第二相机采集的定位圆的第一图像位移；
控制所述第一旋转轴的轴心沿着所述机械手坐标系的Y轴平移第二空间位移，同时获取所述第二相机采集的定位圆的第二图像位移；
依据所述第一空间位移及所述第一图像位移，计算单位第一空间位移对应的第一图像位移，并依据所述第二空间位移及所述第二图像位移，计算单位第二空间位移对应的第二图像位移；
将所述定位圆的初始图像坐标与所述拟合圆心的图像坐标之差确定为第三图像位移；
其中，所述定位圆的初始图像坐标为，未控制所述第一旋转轴旋转前，所述定位圆的图像坐标；
依据所述单位第一空间位移对应的第一图像位移、所述单位第二空间位移对应的第二图像位移，以及所述第三图像位移，确定空间位移量；
控制所述第一旋转轴平移所述空间位移量，以使所述第一旋转轴的轴心图像坐标与所述拟合圆心的图像坐标重合。
3.根据权利要求1所述的机器人手眼标定方法，其特征在于，所述依据所述第一旋转轴的机械坐标、所述第一旋转轴每一次平移的位移量，以及所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像的图像坐标，确定预设运动模型中模型参数的值，包括：
依据所述第一旋转轴的机械坐标，以及所述第一旋转轴每一次平移的位移量，确定所述第一旋转轴每一次平移后的第一机械坐标；
获取所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像的第一图像坐标；
依据各个所述第一机械坐标以及各个所述第一图像坐标，确定预设运动模型中模型参数的第一值。
4.根据权利要求3所述的机器人手眼标定方法，其特征在于，在所述依据所述第一旋转轴每一次平移后的机械坐标，以及所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆圆心图像的图像坐标，确定预设运动模型中模型参数的第一值之后，还包括：
依据所述模型参数的第一值对应的运动模型，确定多个预设定位圆图像坐标各自对应的第一旋转轴的第二机械坐标；其中，所述多个预设定位圆图像坐标是第一相机成像图像中的图像坐标；
控制所述第一旋转轴依次平移至各个所述第二机械坐标，并获取所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像的第二图像坐标；
依据各个所述第二机械坐标以及各个所述第二图像坐标，确定所述预设运动模型中模型参数的第二值。
5.根据权利要求1所述的机器人手眼标定方法，其特征在于，所述预设运动模型中的模型参数包括：
机械前臂中第一运动臂的长度、机械前臂中第二运动臂的长度、第一相机与第一旋转轴的距离、第一相机成像中心与第一旋转轴的轴心之间的连线与第二运动臂之间的夹角、第一相机坐标系的X轴与第二运动臂之间的夹角、机械坐标系Y轴与第二运动臂之间的夹角、第一运动臂与第二运动臂的第二旋转轴的轴心机械坐标、第一旋转轴的机械坐标、及第一相机采集的定位圆的图像坐标。
6.一种机器人手眼标定装置，其特征在于，应用于机器人手眼标定系统，所述机器人手眼标定系统中的机器人包含机械前臂，所述机械前臂上设置有第一旋转轴，可用于旋转末端执行器，且所述机械前臂上安装有第一相机，所述第一旋转轴上安装有第二相机，所述第二相机下放置有定位圆；该装置包括：
第一旋转轴旋转单元，用于控制所述第一旋转轴多次旋转，并获取所述第二相机在每一次旋转后采集的定位圆图像；
拟合圆心坐标确定单元，用于对所述第二相机采集的各个定位圆图像进行拟合，获取拟合圆心；
第一旋转轴对准单元，用于控制所述第一旋转轴的轴心图像坐标与所述拟合圆心的图像坐标重合；
机械坐标获取单元，用于获取平移后的第一旋转轴的机械坐标；所述机械坐标是在机械手坐标系下的坐标；
定位圆图像采集单元，用于控制所述第一旋转轴在预设空间范围内多次平移，并获取所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像；
运动模型参数确定单元，用于依据所述第一旋转轴的机械坐标、所述第一旋转轴每一次平移的位移量，以及所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像的图像坐标，确定预设运动模型中模型参数的值；其中，所述预设运动模型表征机器人第一相机坐标系与所述机械手坐标系的转换关系。
7.根据权利要求6所述的机器人手眼标定装置，其特征在于，所述第一旋转轴对准单元包括：
X轴平移控制子单元，用于控制所述第一旋转轴的轴心沿着所述机械手坐标系的X轴平移第一空间位移，同时获取所述第二相机采集的定位圆的第一图像位移；
Y轴平移控制子单元，用于控制所述第一旋转轴的轴心沿着所述机械手坐标系的Y轴平移第二空间位移，同时获取所述第二相机采集的定位圆的第二图像位移；
单位位移确定子单元，用于依据所述第一空间位移及所述第一图像位移，计算单位第一空间位移对应的第一图像位移，并依据所述第二空间位移及所述第二图像位移，计算单位第二空间位移对应的第二图像位移；
图像位移确定子单元，用于将所述定位圆的初始图像坐标与所述拟合圆心的图像坐标之差确定为第三图像位移；其中，所述定位圆的初始图像坐标为，未控制所述第一旋转轴旋转前，所述定位圆的图像坐标；
空间位移确定子单元，用于依据所述单位第一空间位移对应的第一图像位移、所述单位第二空间位移对应的第二图像位移，以及所述第三图像位移，确定空间位移量；
执行器平移子单元，用于控制所述第一旋转轴平移所述空间位移量，以使所述第一旋转轴的轴心图像坐标与所述拟合圆心的图像坐标重合。
8.根据权利要求6所述的机器人手眼标定装置，其特征在于，所述运动模型参数确定单元包括：
第一机械坐标确定子单元，用于依据所述第一旋转轴的机械坐标，以及所述第一旋转轴每一次平移的位移量，确定所述第一旋转轴每一次平移后的第一机械坐标；
第一图像坐标获取子单元，用于获取所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像的第一图像坐标；
第一模型参数确定子单元，用于依据各个所述第一机械坐标以及各个所述第一图像坐标，确定预设运动模型中模型参数的第一值。
9.根据权利要求8所述的机器人手眼标定装置，其特征在于，还包括：
第二机械坐标确定子单元，用于依据所述模型参数的第一值对应的运动模型，确定多个预设定位圆图像坐标各自对应的第一旋转轴的第二机械坐标；其中，所述多个预设定位圆图像坐标是第一相机成像图像中的图像坐标；
第二图像坐标确定子单元，用于控制所述第一旋转轴依次平移至各个所述第二机械坐标，并获取所述第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像的第二图像坐标；
第二模型参数确定子单元，用于依据各个所述第二机械坐标以及各个所述第二图像坐标，确定所述预设运动模型中模型参数的第二值。
10.根据权利要求6所述的机器人手眼标定装置，其特征在于，所述运动模型参数确定单元确定的预设运动模型中的模型参数包括：
机械前臂中第一运动臂的长度、机械前臂中第二运动臂的长度、第一相机与第一旋转轴的距离、第一相机成像中心与第一旋转轴的轴心之间的连线与第二运动臂之间的夹角、第一相机坐标系的X轴与第二运动臂之间的夹角、机械坐标系Y轴与第二运动臂之间的夹角、第一运动臂与第二运动臂的第二旋转轴的轴心机械坐标、第一旋转轴的机械坐标、及第一相机采集的定位圆的图像坐标。

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