CN112606000B - 一种自动化标定机器人传感器参数的方法、标定房、设备以及计算机介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自动化标定机器人传感器参数的方法,包括如下步骤:利用标定工具中的相机内参标定工具对相机内参进行标定得到新相机内参;使用IMU内参标定工具标定IMU内参得到新IMU内参;将所述新相机内参、所述新IMU内参以及打包的rosbag数据作为数据集;基于所述数据集、串口技术和网口技术实现时钟同步进而标定IMU和相机的外参关系,其中,所述外参关系包括相对旋转角和相对平移量;将编码器中心作为机器人系统的中心确定IMU和相机相对机器人系统的外参;基于所述数据集、串口技术和网口技术实现时钟同步进而标定相机和编码器的外参关系,同时标定编码器内参,对机器人的主要传感器进行内外参标定,进而在机器人定位方面可以得到更加准确的定位结果。
Description
技术领域
本发明涉及机器人参数标定领域技术领域,尤其涉及一种自动化标定机器人传感器参数的方法、标定房、设备以及计算机介质。
背景技术
一个机器人系统中包含众多的传感器,包括相机,陀螺仪,加速度计,编码器。描述传感器的参数包括内参和外参,内参是传感器自身的设计工艺参数,外参是传感器之间的姿态相互关系,包括旋转关系和位移关系,两者的准确性是影响机器人算法性能的关键因素。由于零配件加工工艺和机器人装配工艺存在一定程度的误差,实际出厂的机器人中传感器的内外参都和设计图纸中的预定值存在一定程度的差异,例如,一个机器人中相机传感器和机器人底座的高度差为1.01米,另一个机器人中同样的参数为0.98米,而设计图纸中的参数为1米。这就导致,如果在实际过程中我们的算法使用设计图纸的预定参数,算法的输出结果和实际运行结果有一定误差,造成机器人定位不准确等问题,因此每个机器人在出厂的时候,需要对其传感器进行内外参实际值的标定。
一方面因为机器人系统的传感器众多,另一方面因为每个机器人的传感器标定流程基本上相同,因此使用自动化标定工具对每个机器人的每个传感器内外参进行逐个标定就体现了其高效性和必要性。现有的标定工具大多只针对一些特殊的传感器进行标定,不能覆盖机器人系统中主要的传感器种类,标定过程较复杂,并且标定工具没有解决传感器之间的时钟同步问题,因此,本文设计了一种能够覆盖相机、编码器和IMU(惯性测量单元)的自动化标定工具,通过在本地运行脚本文件,配置远程机器人系统的标定环境并且实现传感器时钟同步,进而对机器人系统中多传感器内外参自动化标定。
发明内容
本发明的目的之一在于,标定机器人的IMU、相机和编码器内外参。
为实现上述目的,本发明提供了一种自动化标定机器人传感器参数的方法,包括如下步骤:利用标定工具中的相机内参标定工具对相机内参进行标定得到新相机内参;
使用IMU内参标定工具标定IMU内参得到新IMU内参;
将所述新相机内参、所述新IMU内参以及打包的rosbag数据作为数据集;
基于所述数据集、串口技术和网口技术实现时钟同步进而标定IMU和相机的外参关系,其中,所述外参关系包括相对旋转角和相对平移量;
将编码器中心作为机器人系统的中心确定IMU和相机相对机器人系统的外参;
基于所述数据集、串口技术和网口技术实现时钟同步进而标定相机和编码器的外参关系,同时标定编码器内参。
进一步地,将本地已经交叉编译好的标定工具传输至机器人平台;
使用所述标定工具文件夹中的脚本文件自动配置标定环境;
对于IMU、相机和编码器时间的机器人平台需要启动PTP进行系统时间同步。
进一步地,所述标定工具启动运动控制模块和数据采集模块;控制机器人按照预设轨迹进行运动采集编码器、IMU和相机的数据。
进一步地,预设轨迹包含足够的直线平移,同时包含足够的原地旋转和曲线运动;
机器人运动结束,将机器人平台上的传感器数据传输至本地,对数据进行预处理和打包。
进一步地,包括如下具体步骤:
将移动机器人系统初始化;
把所述移动机器人放入到标定房内,开始进行标定机器人的任务,采集IMU、相机和编码器的内参数据;
高精度7.3728MHz晶振为基准计算脉冲数并产生信号,其中,所述信号包括IMU、相机和编码器信号,任一所述IMU、相机和编码器的脉冲信号作为时间更新的基准信号,并且实时动态差分设备提供系统开机起始时间,用于时间更新;
基于所述IMU、所述相机和所述编码器的数据输出频率来决定系统时间标志所对应的时间间隔信号;
基于所述时间间隔信号标定所采集所述IMU、所述相机和所述编码器传感器数据。
一种标定房,用于实现上述段落任一项所述的自动化标定机器人传感器参数的方法,包括:两块标定板和房子,两块所述标定板分别设置在所述房子顶部和房子垂直方向上,分别用于标定机器人顶置摄像头和前置摄像头。
进一步地,所述标定房采用高强度金属支架与面板。
进一步地,所述标定房地面采用颗粒度足够的水泥地面。
实现上述段落所述的自动化标定机器人传感器参数的方法的设备,包括:主控模块、PTP同步模块、IMU、相机和编码器;
所述IMU信号输出端和所述主控模块信号输入端连接,所述相机的信号输入端和所述主控模块信号输出端连接;
所述PTP同步模块包括:所述第一主板和所述第二主板,所述主控模块通过串口与PTP同步模块连接,所述主控模块为内置于同步装置的计算机、控制卡或单片机;
所述第一主板包括第一时钟和第一中央处理器,所述第二主板包括第二时钟和第二中央处理器,所述第一主板和所述第二主板之间通过网口连接,实现第一时钟和第二时间的PTP时钟同步,可以任选其中一时钟为主时钟;
所述相机信号输出端通过USB和所述第一主板相连;
所述编码器信号输出端和第二主板连接;
所述第一主板通过网口与所述第二主板连接。
一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时,实现权利要求1-5任一项自动化标定机器人传感器参数的方法。
与现有技术相比,本发明具有如下技术效果:
(1)机器人系统的传感器因为加工和装配过程中带来的误差,以及机器人系统中可能存在的材料形变,例如橡胶轮子在使用过程中可能存在一定程度的形变,导致实际传感器内外参和设计参数往往有一定程度的差异,进而带来算法的运行误差;
本篇专利中设计了多传感器的联合标定工具,在每个机器人出厂之后,对机器人的主要传感器进行内外参标定,得到更加准确的传感器参数值,进而在机器人定位方面可以得到更加准确的定位结果。相机标定过程使用AprilTag作为标定板,可以大大提高标定结果的准确性;
(2)现有的传感器标定工具主要都是针对特定的传感器,并且标定工具较复杂,需要进行大量的配置,同时各标定模块之间较为独立,不易使用。为了实现整个机器人系统传感器外参标定更加的自动化,简化配置环节,增强标定工具的易用性,本文设计了全自动化的机器人系统主要传感器内外参标定,该标定工具可以利用AprilTag进行相机内参的标定,同时标定工具会对IMU的内参以及编码器的内外参进行标定,进而实现了相机、IMU和编码器的全参数标定;
(3)设计了自动化标定房,增强了相机和编码器标定结果的准确性。标定房密闭性良好,内部光照均匀,保证了良好的相机曝光效果;标定房采用高强度金属支架与面板,可以保证标定板的平整度;标定房地面采用颗粒度足够的水泥地面,可以防止机器人轮子打滑,保证编码器值的准确性。标定房结构如下,其中灰色区域为标定板放置区域,分别用于标定机器人顶置摄像头和前置摄像头;
(4)由于每个传感器独立运行,传感器自身的计时时间是传感器启动时间,无法和格林威治时间对齐,不能作为数据产生的绝对时间戳,因此对传感器数据产生的绝对时间戳就需要进行准确估计,本文设计的标定工具能够对每个传感器的数据产生时间进行准确估计,实现了串口时钟同步技术,换算得到传感器数据产生的系统时间,并且估计传感器时钟和系统时钟的偏差;
(5)对于一个机器人系统存在两个或者多个系统时钟的情况,不同系统时钟下的传感器标定需要保证数据时间戳同步到同一个系统时钟下。本文实现的数据采集工具基于PTP高精度时间同步协议,可以对不同系统的时钟偏差进行准确估计,保证不同系统时钟下的传感器内外参也能够进行联合标定。
附图说明
为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本公开的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种自动化标定机器人传感器参数的方法的流程图;
图2为本发明实施例提供的一种多系统时钟同步示意图;
图3为本发明实施例提供的一种自动化标定机器人传感器参数的方法的设备;
图4为本发明实施例提供的另一种自动化标定机器人传感器参数的方法的设备
图5为本发明实施例提供的一种控制器的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。这里将详细地对示例行实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或者相似的要素。以下示例性实施例中所述描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与所述附图权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在一些实施例中,本发明提供了一种自动化标定机器人传感器参数的方法,包括如下步骤:
S1、利用标定工具中的相机内参标定工具对相机内参进行标定得到新相机内参;
S2、使用IMU内参标定工具标定IMU内参得到新IMU内参,其中,需要解释地,惯性测量单元(IMU)通常指由3个加速度计和3个陀螺仪组成的组合单元,加速度计和陀螺仪安装在互相垂直的测量轴上。低精度的IMU可以通过其他方式修正,GPS用于修正位置的长期漂移,气压计用于修正高度,磁力计用于修正姿态,编码器编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号,前者称为码盘,后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种;按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码,因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关,而与测量的中间过程无关,其中,内参包括尺度、轴偏差和非线性;
S3、将所述新相机内参、所述新IMU内参以及打包的rosbag数据作为数据集;
S4、基于所述数据集、串口技术和网口技术实现时钟同步进而标定IMU和相机的外参关系,其中,所述外参关系包括相对旋转角和相对平移量;,另外,需要解释地,时间同步方式采用PTP(高精度时间同步协议(precision time protocol)),其中,PTP(高精度时间同步协议(precision time protocol))是一种高精度时间同步协议,可以到达亚微秒级精度,有资料说可达到30纳秒左右的偏差精度,但需要网络的节点(交换机)支持PTP协议,才能实现纳秒量级的同步,同步的基本原理包括时间发出和接收时间信息的记录,并且对每一条信息增加一个“时间戳”。有了时间记录,接收端就可以计算出自己在网络中的时钟误差和延时。为了管理这些信息,PTP协议定义了4种多点传送的报文类型和管理报文,其中,图2提供了一种多系统时钟同步,如图2所示,传感器时钟发送同步请求传出感发出请求时间T1和系统接收同步请求的时间T2,系统时钟做出应答时间为T3,传感器接收应答时间为T4,其中,传输时间=((T4-T1)-(T3-T2))/2,时钟偏差=T4传输时间。收到的信息回应是与时钟当前的状态有关的。iTS-900系列时间服务器(以下简称iTS-900或时钟或装置)利用GPS全球定位系统卫星信号,北斗卫星定位系统以及接收的IRIG-B基准信号,通过综合各输入信号及守时处理,向监测、控制、保护和故障记录等各种智能电子设备及系统提供精确的同步时间信号。iTS-900适用于变电站、发电厂、工业生产、轨道交通及大型场馆等需要精确对时的场合,特别是满足电力系统智能变电站中对同步系统高精度高可靠性的要求。
S5、将编码器中心作为机器人系统的中心确定IMU和相机相对机器人系统的外参;
S6、基于所述数据集、串口技术和网口技术实现时钟同步进而标定相机和编码器的外参关系,同时标定编码器内参。
利用标定工具中的相机内参标定工具,对相机的内参进行标定,得到相机内参,同时使用IMU内参标定工具标定IMU内参;将得到的新相机内参、新IMU内参以及打包的rosbag数据作为数据集,标定IMU和相机的外参关系;标定相机和编码器的外参关系,同时标定编码器内参。将编码器中心作为机器人系统的中心,最终可以确定IMU和相机相对机器人系统的外参。
需要解释地,在进行标定前还需要进行准备工作,安装好kalibr之后,开始准备标定板,在kalibr中适用于三种标定板,分别是:Aprilgrid,Checkerboard和Circlegrid。其中checkboard最常用,优先地,选择aprilgird,其中,aprilgird精度最好,因为它可以提供序号信息,能够防止姿态计算时出现跳跃的情况。
其中,相机的标定的步骤包括:使用aprilgrid标定板,可以使用kalibr自带工具自定义生成不同大小的标定板;
将以上命令生成的标定板PDF格式,直接无缩放比例打印出来,就可以直接使用;数据采集:制作好标定板之后,就可以使用相机对标定板进行拍摄,进行数据采集,相机要从多个角度对标定进行拍摄,这样相机pose要足够多;命令行中topic_tools throttle为ROS中改变topic发布频率的命令,通常设备采集频率为30左右,这会使得标定的图像太多,急剧增加计算量,最好将rostopic降到4hz左右进行数据采集。要确保图像不要模糊,运动不要太快;制作rosbag:数据采集好了之后就可以进行bag的制作了;使用前边的bag与采集的图像进行标定;可以使用calibration validator进行标定结果的验证,原理是对重投影误差进行量化分析;命令行中camchain.yaml与target.yaml分别为上述中相机标定的结果以及标定板的yaml文件;相机标定之后就可以进行相机与IMU的联合标定,其中,在采集传感器数据中,用到PTP对延迟时间的处理,然后改进相关参数,再联合标定,这样使数据获取更加准确,编码器和相机内参的标定同上步骤,其中,不同点就是相关采集数据的参数不同,在此不再赘述。
相机与IMU的联合标定的标定的步骤包括:制定图像和IMU数据的bag包;(cam_imu.bag文件):采集数相机图片和IMU数据;相机参数文件;(camchain.yaml文件):包含相机的内参和畸变参数的YAML文件(该文件包含相机内在和外在参数的校准以及IMU相对于相机的空间和时间校准参数。);IMU参数文件;(imu.yaml文件):包含IMU的基本参数,噪音等;标定板参数;(target.yaml文件):标定板标准,准备好上述准备资料后就可以用标定工具对机器人的相机与IMU进行标定,其中,IMU、编码器和相机之间的标定联合的标定同上步骤,其中,不同点就是相关采集数据的参数不同,在此不再赘述。
在一些实施例中,将本地已经交叉编译好的标定工具传输至机器人平台;
使用所述标定工具文件夹中的脚本文件自动配置标定环境;
对于IMU、相机和编码器时间的机器人平台需要启动PTP进行系统时间同步。
关键点在于实现了全流程的自动化,通过脚本实现自动化的同时解决了远程通信的互动问题,通过串口和网口通信技术解决了传感器数据时间估计和多系统时间偏差估计问题。
使用标定模块先标定相机内参,再使用标定结果和标定数据标定相机,IMU和编码器的内外参。欲保护点为这种串口技术和网口技术实现时钟同步,脚本实现自动化通信、自动化传输,本地进行传感器内外参链式标定的流程化思想。
在一些实施例中,所述标定工具启动运动控制模块和数据采集模块;控制机器人按照预设轨迹进行运动采集编码器、IMU和相机的数据。
在一些实施例中,预设轨迹指定直线平移;有足够的原地旋转和曲线运动;
机器人运动结束,将机器人平台上的传感器数据传输至本地,对数据进行预处理和打包。
在一些实施例中,包括如下具体步骤:
将移动机器人系统初始化;
把所述移动机器人放入到标定房内,开始进行标定机器人的任务,采集IMU、相机和编码器的内参数据;
高精度7.3728MHz晶振为基准计算脉冲数并产生信号,其中,所述信号包括IMU、相机和编码器信号,任一所述IMU、相机和编码器的脉冲信号作为时间更新的基准信号,并且实时动态差分设备提供系统开机起始时间,用于时间更新;
基于所述IMU、所述相机和所述编码器的数据输出频率来决定系统时间标志所对应的时间间隔信号;
基于所述时间间隔信号PTP同步板卡所采集所述IMU、所述相机和所述编码器传感器数据。
在一些实施例中,图2提供了一种标定房,用于实现上述段落任一项所述的自动化标定机器人传感器参数的方法,包括标:两块标定板和房子,两块所述标定板分别设置在所述房子顶部和房子垂直方向上,分别用于标定机器人顶置摄像头和前置摄像头。
在本实施例中,所述标定房采用高强度金属支架与面板。
在本实施例中,所述标定房地面采用颗粒度足够的水泥地面。
设计了自动化标定房,增强了相机和编码器标定结果的准确性。标定房密闭性良好,内部光照均匀,保证了良好的相机曝光效果;标定房采用高强度金属支架与面板,可以保证标定板的平整度;标定房地面采用颗粒度足够的水泥地面,可以防止机器人轮子打滑,保证编码器值的准确性。标定房结构如下,其中灰色区域为标定板放置区域,分别用于标定机器人顶置摄像头和前置摄像头。
现有的传感器标定工具主要都是针对特定的传感器,并且标定工具较复杂,需要进行大量的配置,同时各标定模块之间较为独立,不易使用。为了实现整个机器人系统传感器外参标定更加的自动化,简化配置环节,增强标定工具的易用性,本文设计了全自动化的机器人系统主要传感器内外参标定,该标定工具可以利用AprilTag进行相机内参的标定,同时标定工具会对IMU的内参以及编码器的内外参进行标定,进而实现了相机、IMU和编码器的全参数标定。
在本实施例中,图3提供了一种实现上述段落所述的自动化标定机器人传感器参数的方法的设备,包括:主控模块、PTP同步模块、IMU、相机和编码器;
所述IMU信号输出端和所述主控模块信号输入端连接,所述相机的信号输入端和所述主控模块信号输出端连接;
所述PTP同步模块包括:所述第一主板和所述第二主板,所述主控模块通过串口与PTP同步模块连接,所述主控模块为内置于同步装置的计算机、控制卡或单片机;
所述第一主板包括第一时钟和第一中央处理器,所述第二主板包括第二时钟和第二中央处理器,所述第一主板和所述第二主板之间通过网口连接,实现第一时钟和第二时间的PTP时钟同步,可以任选其中一时钟为主时钟;
所述相机信号输出端通过USB和所述第一主板相连;
所述编码器信号输出端和第二主板连接;
所述第一主板通过网口与所述第二主板连接。
在本实施例中,图4提供了一种实现上述段落所述的自动化标定机器人传感器参数的方法的设备,还提供了一种实现上述段落所述的自动化标定机器人传感器参数的方法的设备,包括:主控模块、PTP同步模块、IMU、相机和编码器;
所述IMU信号输出端和所述主控模块信号输入端连接,所述相机的信号输入端和所述主控模块信号输出端连接;
所述PTP同步模块包括:所述第一主板和第二GPS接收模块/北斗卫星模块(系统B)和多个PTP板卡,所述主控模块分别通过串口与所述GPS接收模块和PTP同步模块连接;
所述相机信号输出端通过USB和所述第一主板相连,多个所述PTP板卡和所述第二主板(系统B)模块连接;所述编码器信号输出端和第二GPS接收模块/北斗卫星模块(系统B)连接;
所述主控模块通过串口与所述所述第一主板连接;
所述所述第一主板通过网口与所述第二主板(系统B)连接;
所述PTP同步模块包括:所述第一主板和第二GPS接收模块/北斗卫星模块(系统B),所述主控模块分别通过串口与所述GPS接收模块和PTP同步模块连接,实现对所述GPS接收模块和PTP同步板卡的功能配置,所述GPS接收模块通过天线接收GPS信号,所述GPS接收模块与所述PTP同步模块连接,将时间信号传输给PTP同步模块;
所述主控模块为内置于同步装置的计算机、控制卡或单片机。
对于一个机器人系统存在两个或者多个系统时钟的情况,不同系统时钟下的传感器标定需要保证数据时间戳同步到同一个系统时钟下。
本文实现的数据采集工具基于PTP高精度时间同步协议,可以对不同系统的时钟偏差进行准确估计,保证不同系统时钟下的传感器内外参也能够进行联合标定。
关键点在于实现了全流程的自动化,通过脚本实现自动化的同时解决了远程通信的互动问题,通过串口和网口通信技术解决了传感器数据时间估计和多系统时间偏差估计问题。使用标定模块先标定相机内参,再使用标定结果和标定数据标定相机,IMU和编码器的内外参。欲保护点为这种串口技术和网口技术实现时钟同步,脚本实现自动化通信、自动化传输,本地进行传感器内外参链式标定的流程化思想。
一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时,实现上述段落任一项自动化标定机器人传感器参数的方法。
图5是本发明实施例提供的一种控制器的电路结构示意图。如图5所示,该控制器600包括一个或多个处理器61以及存储器62。其中,图5中以一个处理器61为例。
处理器61和存储器62可以通过总线或者其他方式连接,图5中以通过总线连接为例。
存储器62作为一种非易失性计算机可读存储介质,可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块,如本发明实施例中的机器人的多任务调度方法对应的程序指令/模块。处理器61通过运行存储在存储器62中的非易失性软件程序、指令以及模块,从而执行机器人的多自动化标定机器人传感器参数的方法,即实现上述方法实施例提供的机器人的多任务调度方法以及上述装置实施例的各个模块或单元的功能。
存储器62可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中,存储器62可选包括相对于处理器61远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至处理器61。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述程序指令/模块存储在所述存储器62中,当被所述一个或者多个处理器61执行时,执行上述任意方法实施例中的自动化标定机器人传感器参数的方法。
本发明实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质,所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令,该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行,例如图5中的一个处理器61,可使得上述一个或多个处理器可执行上述任意方法实施例中的自动化标定机器人传感器参数的方法。
本发明实施例还提供了一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,当所述程序指令被电子设备执行时,使所述电子设备执行任一项所述的机器人的多任务调度方法。
以上所描述的装置或设备实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元模块可以是或者也可以不是物理上分开的,作为模块单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络模块单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明,它们没有在细节中提供;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种自动化标定机器人传感器参数的方法,其特征在于,包括如下步骤:
利用标定工具中的相机内参标定工具对相机内参进行标定得到新相机内参;
使用IMU内参标定工具标定IMU内参得到新IMU内参;
将所述新相机内参、所述新IMU内参以及打包的rosbag数据作为数据集;
基于所述数据集、串口技术和网口技术实现时钟同步进而标定IMU和相机的外参关系,其中,所述外参关系包括相对旋转角和相对平移量;
将编码器中心作为机器人系统的中心确定IMU和相机相对机器人系统的外参;
基于所述数据集、串口技术和网口技术实现时钟同步进而标定相机和编码器的外参关系,同时标定编码器内参。
2.根据权利要求1所述的自动化标定机器人传感器参数的方法,其特征在于,将本地已经交叉编译好的标定工具传输至机器人平台;
使用所述标定工具文件夹中的脚本文件自动配置标定环境;
所述机器人平台启动PTP对IMU、相机和编码器进行系统时间同步。
3.根据权利要求1所述的自动化标定机器人传感器参数的方法,其特征在于,所述标定工具启动运动控制模块和数据采集模块;控制机器人按照预设轨迹进行运动,采集编码器、IMU和相机的数据。
4.根据权利要求3所述的自动化标定机器人传感器参数的方法,其特征在于,预设轨迹包含直线平移、原地旋转和曲线运动;
机器人运动结束,将机器人平台上的传感器数据传输至本地,对数据进行预处理和打包。
5.根据权利要求1所述的自动化标定机器人传感器参数的方法,其特征在于,包括如下具体步骤:
将移动机器人系统初始化;
把所述移动机器人放入到标定房内,开始进行标定机器人传感器参数的任务,采集IMU、相机和编码器的内参数据;
高精度7.3728MHz晶振为基准计算脉冲数并产生信号,其中,所述信号包括IMU、相机和编码器信号,任一所述IMU、相机和编码器的脉冲信号作为时间更新的基准信号,并且实时动态差分设备提供系统开机起始时间,用于时间更新;
基于所述IMU、所述相机和所述编码器的数据输出频率来决定系统时间标志所对应的时间间隔信号;
基于所述时间间隔信号标定所采集所述IMU、所述相机和所述编码器传感器数据。
6.一种标定房,用于实现权利要求1-5任一项所述的自动化标定机器人传感器参数的方法,其特征在于,包括:两块标定板和房子,两块所述标定板分别设置在所述房子顶部和房子垂直方向上,分别用于标定机器人顶置摄像头和前置摄像头。
7.实现权利要求1-5任一所述的自动化标定机器人传感器参数的方法的设备,其特征在于,包括:主控模块、PTP同步模块、IMU、相机和编码器;
所述IMU信号输出端和所述主控模块信号输入端连接,所述相机的信号输入端和所述主控模块信号输出端连接;
所述PTP同步模块包括第一主板和第二主板,所述主控模块通过串口与PTP同步模块连接,所述主控模块为内置于同步装置的计算机、控制卡或单片机;
所述第一主板包括第一时钟和第一中央处理器,所述第二主板包括第二时钟和第二中央处理器,所述第一主板和所述第二主板之间通过网口连接,实现第一时钟和第二时钟的PTP时钟同步,可以任选其中一时钟为主时钟;
所述相机信号输出端通过USB和所述第一主板相连;
所述编码器信号输出端和第二主板连接;
所述第一主板通过网口与所述第二主板连接。
8.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时,实现权利要求1-5任一项自动化标定机器人传感器参数的方法。
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