CN114147727A

CN114147727A - 一种机器人位姿校正的方法、装置和系统

Info

Publication number: CN114147727A
Application number: CN202210115912.8A
Authority: CN
Inventors: 王灿; 丁丁
Original assignee: Hangzhou Lingxi Robot Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Hangzhou Lingxi Robot Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2022-02-07
Filing date: 2022-02-07
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2042-02-07
Also published as: CN114147727B

Abstract

本发明实施例公开了一种机器人位姿校正的方法、装置和系统。应用于图像采集设备固定于机器人末端结构的场景下，该方法包括：当机器人位于指定位置时，获取机器人的第一位姿信息；在机器人投入使用后，检测机器人的位姿是否发生偏差；在检测结果为是的情况下，将机器人移动至指定位置，获取机器人的第二位姿信息；依据第一位姿信息和第二位姿信息，对机器人的位姿进行校正。本发明提供的方案能够自动进行重新校准的过程，节省了人力和停机时间。

Description

一种机器人位姿校正的方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及计算机技术应用领域，尤其涉及一种机器人位姿校正的方法、装置和系统。

背景技术

携带相机的机器人系统需要在设备现场安装完毕后进行手眼标定，方能确定两者间的位姿关系。但在设备运行过程中由于机器人的运动，相机与机器人的位姿关系可能会发生变化。而在某些场景下重新进行手眼标定会耗费大量人力和宝贵时间，对生产有较大影响。且有时需要设备提供商派人前往现场进行标定，人力成本较高。

针对上述由于设备运行过程中相机与机器人因往复运动产生的相对偏移对已知手眼标定结果引入偏差，进而需要重新进行手眼标定的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种机器人位姿校正的方法、装置和系统，以至少解决由于设备运行过程中相机与机器人因往复运动产生的相对偏移对已知手眼标定结果引入偏差，进而需要重新进行手眼标定的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种机器人位姿校正的方法，应用于图像采集设备固定于机器人末端结构的场景下，包括：当机器人位于指定位置时，获取机器人的第一位姿信息；在机器人投入使用后，检测机器人的位姿是否发生偏差；在检测结果为是的情况下，将机器人移动至指定位置，获取机器人的第二位姿信息；依据第一位姿信息和第二位姿信息，对机器人的位姿进行校正。

可选的，获取机器人的第一位姿信息包括：当机器人位于指定位置时，获取安装于机器人末端结构的图像采集设备与标定板的第一旋转平移关系；通过图像采集设备对标定板进行图像采集，记录机器人的第一位姿；依据第一位姿和第一旋转平移关系生成第一位姿信息。

进一步地，可选的，标定板位于与机器人的基座固定连接的结构上。

可选的，检测机器人的位姿是否发生偏差包括：检测机器人是否能够抓取工件；或，检测机器人对工件的定位测量是否准确；依据机器人对工件的抓取或定位确定机器人的位姿是否发生偏差。

可选的，将机器人移动至指定位置，获取机器人的第二位姿信息包括：当机器人位于指定位置时，获取图像采集设备与标定板的第二旋转平移关系；通过图像采集设备对标定板进行图像采集，记录机器人的第二位姿；依据第二位姿和第二旋转平移关系生成第二位姿信息。

进一步地，可选的，依据第一位姿信息和第二位姿信息，对机器人的位姿进行校正包括：依据第一位姿信息中的第一旋转平移关系和第二位姿信息中的第二旋转平移关系，得到校正参数；依据校正参数对机器人的位姿进行校正。

第二方面，本发明实施例提供一种机器人位姿校正的装置，应用于图像采集设备固定于机器人末端结构的场景下，包括：第一获取模块，用于当机器人位于指定位置时，获取机器人的第一位姿信息；检测模块，用于在机器人投入使用后，检测机器人的位姿是否发生偏差；第二获取模块，用于在检测结果为是的情况下，将机器人移动至指定位置，获取机器人的第二位姿信息；校正模块，用于依据第一位姿信息和第二位姿信息，对机器人的位姿进行校正。

可选的，第一获取模块包括：第一获取单元，用于当机器人位于指定位置时，获取安装于机器人末端结构的图像采集设备与标定板的第一旋转平移关系；第一采集单元，用于通过图像采集设备对标定板进行图像采集，记录机器人的第一位姿；第一生成单元，用于依据第一位姿和第一旋转平移关系生成第一位姿信息。

第三方面，本发明实施例提供一种机器人位姿校正的系统，包括：数据处理终端、图像采集设备固定于机器人末端结构的机器人和标定板，其中，数据处理终端获取机器人位于指定位置，并通过图像采集设备对标定板进行图像采集，得到机器人的第一位姿信息；在机器人投入使用后，检测机器人的位姿是否发生偏差；在检测结果为是的情况下，将机器人移动至指定位置，通过图像采集设备对标定板进行图像采集，获取机器人的第二位姿信息；依据第一位姿信息和第二位姿信息，对机器人的位姿进行校正。

可选的，标定板位于与机器人的基座固定连接的结构上。

本发明实施例提供了一种机器人位姿校正的方法、装置和系统。通过当机器人位于指定位置时，获取机器人的第一位姿信息；在机器人投入使用后，检测机器人的位姿是否发生偏差；在检测结果为是的情况下，将机器人移动至指定位置，获取机器人的第二位姿信息；依据第一位姿信息和第二位姿信息，对机器人的位姿进行校正，从而能够自动进行重新校准的过程，节省了人力和停机时间。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一提供的一种机器人位姿校正的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种机器人位姿校正的方法中的应用场景的示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种机器人位姿校正的装置的示意图；

图4为本发明实施例三提供的一种机器人位姿校正的系统的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。

还需要说明是，本发明下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本发明实施例对此不作具体限制。

实施例一

第一方面，本发明实施例提供一种机器人位姿校正的方法，应用于图像采集设备固定于机器人末端结构的场景下，图1为本发明实施例一提供的一种机器人位姿校正的方法的流程示意图；如图1所示，本申请实施例提供的机器人位姿校正的方法包括：

步骤S102，当机器人位于指定位置时，获取机器人的第一位姿信息；

可选的，步骤S102中获取机器人的第一位姿信息包括：当机器人位于指定位置时，获取安装于机器人末端结构的图像采集设备与标定板的第一旋转平移关系；通过图像采集设备对标定板进行图像采集，记录机器人的第一位姿；依据第一位姿和第一旋转平移关系生成第一位姿信息。

具体的，图2为本发明实施例一提供的一种机器人位姿校正的方法中的应用场景的示意图；如图2所示，本申请实施例提供的机器人位姿校正的方法针对眼（即，本申请实施例中的图像采集设备）在手（即，机器人末端结构）上的工况（例如，相机固定在机器人末端结构上）。另外在与机器人基座固连的结构上固定一个标定板（或其他已知尺寸的标志物）。

在初次进行手眼标定后，控制机器人将相机移动到合适位置，对准该标定板进行取像，并记录当前机器人位姿（即，本申请实施例中的第一位姿）；

通过该图像可以得到相机与标定板的旋转平移关系H1（即，本申请实施例中的第一旋转平移关系）。

步骤S104，在机器人投入使用后，检测机器人的位姿是否发生偏差；

可选的，步骤S104中检测机器人的位姿是否发生偏差包括：检测机器人是否能够抓取工件；或，检测机器人对工件的定位测量是否准确；依据机器人对工件的抓取或定位确定机器人的位姿是否发生偏差。

步骤S106，在检测结果为是的情况下，将机器人移动至指定位置，获取机器人的第二位姿信息；

可选的，步骤S106中将机器人移动至指定位置，获取机器人的第二位姿信息包括：当机器人位于指定位置时，获取图像采集设备与标定板的第二旋转平移关系；通过图像采集设备对标定板进行图像采集，记录机器人的第二位姿；依据第二位姿和第二旋转平移关系生成第二位姿信息。

具体的，如图2所示，在设备（即，本申请实施例中的机器人）工作一段时间后，若发现手眼标定结果出现偏差的情况（例如，实际表现为无法准确抓取工件，或准确对工件进行定位测量等，即，步骤S104中的检测方式），则控制机器人走到步骤S102中相同的位姿（即，本申请实施例中的第二位姿），重新进行取像，计算相机与标定板的旋转平移关系H2（即，本申请实施例中的第二旋转平移关系）。

步骤S108，依据第一位姿信息和第二位姿信息，对机器人的位姿进行校正。

可选的，步骤S108中依据第一位姿信息和第二位姿信息，对机器人的位姿进行校正包括：依据第一位姿信息中的第一旋转平移关系和第二位姿信息中的第二旋转平移关系，得到校正参数；依据校正参数对机器人的位姿进行校正。

具体的，如图2所示，对原手眼标定结果左乘

（即，本申请实施例中的校正参数），得到新的手眼结果，将其替代原结果，即完成自动校正。

基于图2示出了机器人运行前后对比，机器人末端运动到同一位姿，C1为设备运行前相机位置，C2为运行后位置（相对运行前发生了小的偏移），H1为C1到标定板的旋转平移关系，H2为C2到标定板的旋转平移关系。

本发明实施例提供了一种机器人位姿校正的方法。通过当机器人位于指定位置时，获取机器人的第一位姿信息；在机器人投入使用后，检测机器人的位姿是否发生偏差；在检测结果为是的情况下，将机器人移动至指定位置，获取机器人的第二位姿信息；依据第一位姿信息和第二位姿信息，对机器人的位姿进行校正，从而能够自动进行重新校准的过程，节省了人力和停机时间。

实施例二

第二方面，本发明实施例提供一种机器人位姿校正的装置，应用于图像采集设备固定于机器人末端结构的场景下，图3为本发明实施例二提供的一种机器人位姿校正的装置的示意图；如图3所示，本申请实施例提供的机器人位姿校正的装置包括：第一获取模块32，用于当机器人位于指定位置时，获取机器人的第一位姿信息；检测模块34，用于在机器人投入使用后，检测机器人的位姿是否发生偏差；第二获取模块36，用于在检测结果为是的情况下，将机器人移动至指定位置，获取机器人的第二位姿信息；校正模块38，用于依据第一位姿信息和第二位姿信息，对机器人的位姿进行校正。

可选的，第一获取模块32包括：第一获取单元，用于当机器人位于指定位置时，获取安装于机器人末端结构的图像采集设备与标定板的第一旋转平移关系；第一采集单元，用于通过图像采集设备对标定板进行图像采集，记录机器人的第一位姿；第一生成单元，用于依据第一位姿和第一旋转平移关系生成第一位姿信息。

可选的，检测模块34包括：第一检测单元，用于检测机器人是否能够抓取工件；或，第二检测单元，用于检测机器人对工件的定位测量是否准确；第三检测单元，用于依据机器人对工件的抓取或定位确定机器人的位姿是否发生偏差。

可选的，第二获取模块36包括：第二获取单元，用于当机器人位于指定位置时，获取图像采集设备与标定板的第二旋转平移关系；第二采集单元，用于通过图像采集设备对标定板进行图像采集，记录机器人的第二位姿；第二生成单元，用于依据第二位姿和第二旋转平移关系生成第二位姿信息。

进一步地，可选的，校正模块38包括：参数获取单元，用于依据第一位姿信息中的第一旋转平移关系和第二位姿信息中的第二旋转平移关系，得到校正参数；校正单元，用于依据校正参数对机器人的位姿进行校正。

本发明实施例提供了一种机器人位姿校正的装置。通过当机器人位于指定位置时，获取机器人的第一位姿信息；在机器人投入使用后，检测机器人的位姿是否发生偏差；在检测结果为是的情况下，将机器人移动至指定位置，获取机器人的第二位姿信息；依据第一位姿信息和第二位姿信息，对机器人的位姿进行校正，从而能够自动进行重新校准的过程，节省了人力和停机时间。

实施例三

第三方面，本发明实施例提供一种机器人位姿校正的系统，图4为本发明实施例三提供的一种机器人位姿校正的系统的示意图；如图4所示，本申请实施例提供的机器人位姿校正的系统包括：数据处理终端42、图像采集设备44固定于机器人末端结构的机器人46和标定板48，其中，数据处理终端42获取机器人46位于指定位置，并通过图像采集设备44对标定板48进行图像采集，得到机器人46的第一位姿信息；在机器人46投入使用后，检测机器人46的位姿是否发生偏差；在检测结果为是的情况下，将机器人46移动至指定位置，通过图像采集设备44对标定板48进行图像采集，获取机器人46的第二位姿信息；依据第一位姿信息和第二位姿信息，对机器人46的位姿进行校正。

可选的，标定板48位于与机器人46的基座固定连接的结构上。

本发明实施例提供了一种机器人位姿校正的系统。通过当机器人位于指定位置时，获取机器人的第一位姿信息；在机器人投入使用后，检测机器人的位姿是否发生偏差；在检测结果为是的情况下，将机器人移动至指定位置，获取机器人的第二位姿信息；依据第一位姿信息和第二位姿信息，对机器人的位姿进行校正，从而能够自动进行重新校准的过程，节省了人力和停机时间。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims

1.一种机器人位姿校正的方法，其特征在于，应用于图像采集设备固定于机器人末端结构的场景下，包括：

当机器人位于指定位置时，获取所述机器人的第一位姿信息；

在所述机器人投入使用后，检测所述机器人的位姿是否发生偏差；

在检测结果为是的情况下，将所述机器人移动至所述指定位置，获取所述机器人的第二位姿信息；

依据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息，对所述机器人的位姿进行校正。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述机器人的第一位姿信息包括：

当所述机器人位于指定位置时，获取安装于所述机器人末端结构的所述图像采集设备与标定板的第一旋转平移关系；

通过所述图像采集设备对所述标定板进行图像采集，记录所述机器人的第一位姿；

依据所述第一位姿和所述第一旋转平移关系生成所述第一位姿信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述标定板位于与所述机器人的基座固定连接的结构上。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测所述机器人的位姿是否发生偏差包括：

检测所述机器人是否能够抓取工件；或，

检测所述机器人对所述工件的定位测量是否准确；

依据所述机器人对工件的抓取或定位确定所述机器人的位姿是否发生偏差。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述机器人移动至所述指定位置，获取所述机器人的第二位姿信息包括：

当所述机器人位于指定位置时，获取所述图像采集设备与标定板的第二旋转平移关系；

通过所述图像采集设备对所述标定板进行图像采集，记录所述机器人的第二位姿；

依据所述第二位姿和所述第二旋转平移关系生成所述第二位姿信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述依据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息，对所述机器人的位姿进行校正包括：

依据所述第一位姿信息中的第一旋转平移关系和所述第二位姿信息中的第二旋转平移关系，得到校正参数；

依据所述校正参数对所述机器人的位姿进行校正。

7.一种机器人位姿校正的装置，其特征在于，应用于图像采集设备固定于机器人末端结构的场景下，包括：

第一获取模块，用于当机器人位于指定位置时，获取所述机器人的第一位姿信息；

检测模块，用于在所述机器人投入使用后，检测所述机器人的位姿是否发生偏差；

第二获取模块，用于在检测结果为是的情况下，将所述机器人移动至所述指定位置，获取所述机器人的第二位姿信息；

校正模块，用于依据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息，对所述机器人的位姿进行校正。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块包括：

第一获取单元，用于当所述机器人位于指定位置时，获取安装于所述机器人末端结构的所述图像采集设备与标定板的第一旋转平移关系；

第一采集单元，用于通过所述图像采集设备对所述标定板进行图像采集，记录所述机器人的第一位姿；

第一生成单元，用于依据所述第一位姿和所述第一旋转平移关系生成所述第一位姿信息。

9.一种机器人位姿校正的系统，其特征在于，包括：数据处理终端、图像采集设备固定于机器人末端结构的机器人和标定板，其中，

所述数据处理终端获取所述机器人位于指定位置，并通过所述图像采集设备对所述标定板进行图像采集，得到所述机器人的第一位姿信息；在所述机器人投入使用后，检测所述机器人的位姿是否发生偏差；在检测结果为是的情况下，将所述机器人移动至所述指定位置，通过所述图像采集设备对所述标定板进行图像采集，获取所述机器人的第二位姿信息；依据所述第一位姿信息和所述第二位姿信息，对所述机器人的位姿进行校正。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述标定板位于与所述机器人的基座固定连接的结构上。