CN115488884B - 远程机器人的超声探头的标定方法、系统、装置及介质 - Google Patents

远程机器人的超声探头的标定方法、系统、装置及介质 Download PDF

Info

Publication number
CN115488884B
CN115488884B CN202211087293.2A CN202211087293A CN115488884B CN 115488884 B CN115488884 B CN 115488884B CN 202211087293 A CN202211087293 A CN 202211087293A CN 115488884 B CN115488884 B CN 115488884B
Authority
CN
China
Prior art keywords
robot
ultrasonic probe
point cloud
coordinate system
cloud data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211087293.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115488884A (zh
Inventor
吴凯
冯少雄
陈琦
皮宇帆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN202211087293.2A priority Critical patent/CN115488884B/zh
Publication of CN115488884A publication Critical patent/CN115488884A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115488884B publication Critical patent/CN115488884B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
    • B25J9/1605—Simulation of manipulator lay-out, design, modelling of manipulator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697—Vision controlled systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明公开了一种远程机器人的超声探头的标定方法、系统、装置及介质，其中方法包括：采集包含机器人和超声探头的三维点云数据；其中超声探头安装在机械臂的末端；按照预设方式调整机器人位姿，获得m个位姿下的三维点云数据；对三维点云数据进行分割处理，获取m个位姿下的探头点云数据；对于每个位姿，根据探头点云数据获取超声探头中心点的第一坐标，获取工具法兰坐标系的原点在机器人基坐标系下的第二坐标；根据第一坐标和第二坐标计算获得超声探头中心点在机器人工具法兰坐标系下的位置坐标，实现标定。本发明通过采集点云数据的方式实现远程超声机器人系统超声探头TCP的标定，可以便捷地得到TCP位置，可广泛应用于机器人技术领域。

Description

远程机器人的超声探头的标定方法、系统、装置及介质
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种远程机器人的超声探头的标定方法、系统、装置及介质。
背景技术
超声机器人的超声探头的工具中心点(TCP)是机器人在进行超声检测时轨迹规划编程的基础，超声机器人超声探头TCP标定的精度以及简便性对超声检测的准确性及效率有很大的影响。在远程机器人系统中，由于不同超声探头的形状、大小各不相同，不同超声探头的中心点相对于机器人末端的位置不同，因此在更换超声探头后，需要对超声探头的中心点进行标定，以达到最佳的超声检测效果。而绝大多数超声探头的表面为规则曲面，不存在尖端点特征，因此难以对超声探头的中心点进行便捷、准确地标定。
发明内容
为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种远程机器人的超声探头的标定方法、系统、装置及介质。
本发明所采用的技术方案是：
一种远程机器人的超声探头的标定方法，包括以下步骤：
采集包含机器人和超声探头的三维点云数据；其中超声探头安装在机械臂的末端；
按照预设方式调整机器人位姿，获得m个位姿下的三维点云数据；
对三维点云数据进行分割处理，获取m个位姿下的探头点云数据；
对于每个位姿，根据探头点云数据获取超声探头中心点的第一坐标，获取工具法兰坐标系的原点在机器人基坐标系下的第二坐标；
根据第一坐标和第二坐标计算获得超声探头中心点在机器人工具法兰坐标系下的位置坐标，实现标定。
进一步地，所述按照预设方式调整机器人位姿，获得m个位姿下的三维点云数据，包括：
控制机器人的末端关节旋转预设角度，获取该角度位姿下对应的三维点云数据；
控制末端关节旋转m次后，获得m个位姿下的三维点云数据；
其中，m次旋转的角度之和大于或等于360°。
进一步地，所述根据探头点云数据获取超声探头中心点的第一坐标，包括：
将m个探头点云数据进行拼接，获得完整的超声探头点云模型；
对超声探头点云模型的几何形状进行处理，获取超声探头中心点在所述超声探头点云模型中的坐标点P0（X0,Y0,Z0)；
将完整的超声探头点云与m个位姿下的三维点云数据进行匹配，获得坐标点P0在m个三维点云数据中的对应点Pi(Xi,Yi,Zi)，i＝1,…,m。
进一步地，所述三维点云数据通过传感器采集获得；
设传感器坐标系为Os-XsYsZs，机器人基坐标系为Ob-XbYbZb，机器人的工具法兰坐标系为Of-XfYfZf；SP表示超声探头中心点在传感器坐标系下的坐标向量；FP为超声探头中心点在机器人工具法兰坐标系下的坐标向量，BP表示超声探头中心点在机器人基坐标系下的坐标向量；BPSORG表示传感器坐标系原点在机器人基坐标系下的位置向量，FPBORG表示机器人基坐标系原点在机器人工具法兰坐标系下的位置向量；
其中，SP、FP、BP、BPSORG、FPBORG为3×1的向量，传感器坐标系与机器人基坐标系之间的旋转矩阵为工具法兰坐标系与机器人基坐标系之间的旋转矩阵为/>和/>为3×3的矩阵。
进一步地，对于第i个位姿，通过以下公式计算超声探头中心点在机器人工具法兰坐标系下的坐标向量：
进一步地，所述根据第一坐标和第二坐标计算获得超声探头中心点在机器人工具法兰坐标系下的位置坐标，实现标定，包括：
将m个姿态下获得的超声探头中心点在机器人工具法兰坐标系下的坐标向量FP取平均数，作为最终的标定结果。
进一步地，所述对三维点云数据进行分割处理，包括：
采用基于点云神经网络分割方法，对超声探头与机器人进行点云分割；和/或，
采用基于颜色的区域生长算法，根据超声探头与机器人的颜色进行点云分割。
本发明所采用的另一技术方案是：
一种远程机器人的超声探头的标定系统，包括：
点云采集模块，用于采集包含机器人和超声探头的三维点云数据；其中超声探头安装在机械臂的末端；
位姿调整模块，用于按照预设方式调整机器人位姿，获得m个位姿下的三维点云数据；
点云分割模块，用于对三维点云数据进行分割处理，获取m个位姿下的探头点云数据；
坐标计算模块，用于对于每个位姿，根据探头点云数据获取超声探头中心点的第一坐标，获取工具法兰坐标系的原点在机器人基坐标系下的第二坐标；
中心点标定模块，用于根据第一坐标和第二坐标计算获得超声探头中心点在机器人工具法兰坐标系下的位置坐标，实现标定。
本发明所采用的另一技术方案是：
一种远程机器人的超声探头的标定装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上所述方法。
本发明所采用的另一技术方案是：
一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如上所述方法。
本发明的有益效果是：本发明通过采集点云数据的方式实现远程超声机器人系统超声探头TCP的标定，可以便捷、准确地得到不同形状超声探头的TCP位置。相对常用的“四点法”来说，可以实现自动化标定，大大提高了标定效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
图1是本发明实施例中机器人和超声探头的示意图；
图2是本发明实施例中一种远程机器人的超声探头的标定方法的步骤流程图；
图3是本发明实施例中超声探头TCP标定向量变换图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
现有的机器人TCP标定方法从本质上可以分为外部基准法和自标定法：外部基准法通常需要先测定标定装置在机器人世界坐标系中的位置，然后控制机器人对准已经具有完整标定参数的外部基准实现标定。总体而言，外部基准标定法系统造价昂贵，标定精度很大程度上依赖于外部基准的精度。
自标定法根据标定过程中是否需要机器人与标定标记物实际接触可分为接触式和非接触式。非接触式需要机器人配置摄像头或者激光测距装置，并在机器人TCP处安装靶球或可检测标记。而接触式标定方法最典型的是“四点法”，该方法需要控制机器人使TCP以四个不同的姿态移动到工作空间中某一固定参考点，然后利用四个姿态下TCP在世界坐标系中的坐标相等为条件来建立方程组进行求解，从而得到TCP相对工具法兰坐标系的位置，实现工具坐标系的标定。但是这种TCP标定方法效率过低，也无法实现自动化标定。
另外，现有的标定方法普遍需要在机器人的末端上加装特征识别球体，通过传感器采集球体在不同位置的点云数据，经过计算求得机器人TCP工具坐标系，完成标定。而超声探头外形为规则曲面，不存在尖端点特征，如下图1所示，图1为超声探头的示意图，TCP位置为超声探头末端轴对称中心点，而实际的超声探头末端对称中心点并没有明显的标志，故采用接触式标定法如“四点法”时，很难保证在机器人的四个不同姿态下TCP在空间中的位置是相同的。而采用非接触式方法时，通常需要在机器人或者超声探头上安装靶球，对于超声探头TCP标定来说不太方便实用。
因此，本发明提出了一种基于三维点云的远程机器人超声探头TCP自动化标定方法，主要设备为一个三维点云传感器及其固定装置，不需要安装靶球。
如图2所示，本实施例提供一种远程机器人的超声探头的标定方法，简化了超声机器人超声探头的TCP标定流程，该方法具体包括以下步骤：
S1、采集包含机器人和超声探头的三维点云数据；其中超声探头安装在机械臂的末端。
在本实施例中，该三维点云数据通过传感器来采集，该传感器可采用三维相机、雷达或激光传感器来实现。
作为一种可选的实施方式，在机器人附近固定一个能够获取三维点云的传感器，采集超声探头、夹持工具和超声机器人末端的点云数据。
S2、按照预设方式调整机器人位姿，获得m个位姿下的三维点云数据。
可采用多种方式调整机器人位姿，通过调整位姿后，能够将获得的多个点云数据合并获得一个完整的超声探头点云模型即可。在本实施例中，为了更加方便地控制机器人位姿的调整，只需调节机器人末端关节的旋转角度即可，大大地简化了控制流程。
作为一种可选的实施方式，离线编程控制机器人末端关节每旋转n°，停止2s，在这2s内传感器采集一次可检测范围内的三维点云数据，共采集m次三维点云数据。其中，m×n°≥360°，n的取值需确保所采集的点云之间有足够多的部分重合，以便后续进行点云拼接。
这里需要注意的是，多次采样只是想把超声探头还有夹具的每一个面都拍到，相邻采样之间都要有一定程度的重合，采集完毕之后把点云进行点云拼接，拼接成一个完整的探头点云模型。如果TCP的位置跟末端旋转关节的Z轴在同一直线上，那么m次采样得到的坐标点为同一个坐标点；但一般安装夹持工具和超声探头之后，TCP跟末端旋转关节的Z轴不在同一条直线上。
S3、对三维点云数据进行分割处理，获取m个位姿下的探头点云数据。
作为可选的实施方式，采用基于点云神经网络分割方法，对超声探头与机器人进行点云分割；和/或，
采用基于颜色的区域生长算法，根据超声探头与机器人的颜色进行点云分割。
点云分割完毕可以得到m个超声探头的三维点云模型，这些模型都是超声探头的部分点云，将这m个点云模型进行点云拼接，得到完整的超声探头点云模型，如图1中所示的黄色的规则部分。
S4、对于每个位姿，根据探头点云数据获取超声探头中心点的第一坐标，获取工具法兰坐标系的原点在机器人基坐标系下的第二坐标。
根据完整的超声探头点云模型的几何形状进行处理计算，可以得到超声探头TCP在此点云模型中的坐标点P0(x0,Y0,Z0)，该坐标点是在传感器坐标系下的。将完整的超声探头点云与前面所采集的m个点云进行点云配准，得到P0在m个点云中的对应点Pi(Xi,Yi,Zi)，i＝1,…,m。
从机器人端读取工具法兰坐标系的原点在机器人基坐标系下m个姿态的坐标。
S5、根据第一坐标和第二坐标计算获得超声探头中心点在机器人工具法兰坐标系下的位置坐标，实现标定。
参见图3，设传感器坐标系为Os-XsYsZs，机器人基坐标系为Ob-XbYbZb，机器人工具法兰坐标系为Of-XfYfZf。设SP表示TCP在传感器坐标系下的坐标向量，由步骤4计算所得。FP为所求TCP在机器人工具法兰坐标系下的坐标向量，BP表示TCP在机器人基坐标系下的坐标向量。BPSORG表示传感器坐标系原点在机器人基坐标系下的位置向量，FPBORG表示机器人基坐标系原点在机器人工具法兰坐标系下的位置向量，SP、FP、BP、BPSORG、FPBORG为3×1的向量。传感器坐标系与机器人基坐标系之间的旋转矩阵为工具法兰坐标系与机器人基坐标系之间的旋转矩阵为/>和/>为3×3的矩阵。
机器人位于第i个姿态时，超声探头TCP在机器人工具法兰坐标系下的坐标向量可由式(1)和(2)求得：
将m个姿态下求得的超声探头TCP在机器人工具法兰坐标系下的坐标FP取平均数得到最终的标定结果。
本实施例还提供一种远程机器人的超声探头的标定系统，包括：
点云采集模块，用于采集包含机器人和超声探头的三维点云数据；其中超声探头安装在机械臂的末端；
位姿调整模块，用于按照预设方式调整机器人位姿，获得m个位姿下的三维点云数据；
点云分割模块，用于对三维点云数据进行分割处理，获取m个位姿下的探头点云数据；
坐标计算模块，用于对于每个位姿，根据探头点云数据获取超声探头中心点的第一坐标，获取工具法兰坐标系的原点在机器人基坐标系下的第二坐标；
中心点标定模块，用于根据第一坐标和第二坐标计算获得超声探头中心点在机器人工具法兰坐标系下的位置坐标，实现标定。
本实施例的一种远程机器人的超声探头的标定系统，可执行本发明方法实施例所提供的一种远程机器人的超声探头的标定方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
本实施例还提供一种远程机器人的超声探头的标定装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现图2所示方法。
本实施例的一种远程机器人的超声探头的标定装置，可执行本发明方法实施例所提供的一种远程机器人的超声探头的标定方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
本申请实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图2所示的方法。
本实施例还提供了一种存储介质，存储有可执行本发明方法实施例所提供的一种远程机器人的超声探头的标定方法的指令或程序，当运行该指令或程序时，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种远程机器人的超声探头的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集包含机器人和超声探头的三维点云数据；其中超声探头安装在机械臂的末端；
按照预设方式调整机器人位姿，获得m个位姿下的三维点云数据；
对三维点云数据进行分割处理，获取m个位姿下的探头点云数据；
对于每个位姿，根据探头点云数据获取超声探头中心点的第一坐标，获取工具法兰坐标系的原点在机器人基坐标系下的第二坐标；
根据第一坐标和第二坐标计算获得超声探头中心点在机器人工具法兰坐标系下的位置坐标，实现标定；
所述按照预设方式调整机器人位姿，获得m个位姿下的三维点云数据，包括：
控制机器人的末端关节旋转预设角度，获取该角度位姿下对应的三维点云数据；
控制末端关节旋转m次后，获得m个位姿下的三维点云数据；
其中，m次旋转的角度之和大于或等于360°；
所述根据探头点云数据获取超声探头中心点的第一坐标，包括：
将m个探头点云数据进行拼接，获得完整的超声探头点云模型；
对超声探头点云模型的几何形状进行处理，获取超声探头中心点在所述超声探头点云模型中的坐标点P0(X0，Y0，Z0)；
将完整的超声探头点云与m个位姿下的三维点云数据进行匹配，获得坐标点P0在m个三维点云数据中的对应点Pi(Xi，Yi，Zi)，i＝1，…，m。
2.根据权利要求1所述的一种远程机器人的超声探头的标定方法，其特征在于，所述三维点云数据通过传感器采集获得；
设传感器坐标系为Os-XsYsZs，机器人基坐标系为Ob-XbYbZb，机器人的工具法兰坐标系为Of-XfYfZf；SP表示超声探头中心点在传感器坐标系下的坐标向量；FP为超声探头中心点在机器人工具法兰坐标系下的坐标向量，BP表示超声探头中心点在机器人基坐标系下的坐标向量；BPSORG表示传感器坐标系原点在机器人基坐标系下的位置向量，FPBORG表示机器人基坐标系原点在机器人工具法兰坐标系下的位置向量；
其中，SP、FP、BP、BPSORG、FPBORG为3×1的向量，传感器坐标系与机器人基坐标系之间的旋转矩阵为工具法兰坐标系与机器人基坐标系之间的旋转矩阵为/>和/>为3×3的矩阵。
3.根据权利要求2所述的一种远程机器人的超声探头的标定方法，其特征在于，对于第i个位姿，通过以下公式计算超声探头中心点在机器人工具法兰坐标系下的坐标向量：
4.根据权利要求1所述的一种远程机器人的超声探头的标定方法，其特征在于，所述根据第一坐标和第二坐标计算获得超声探头中心点在机器人工具法兰坐标系下的位置坐标，实现标定，包括：
将m个姿态下获得的超声探头中心点在机器人工具法兰坐标系下的坐标向量FP取平均数，作为最终的标定结果。
5.根据权利要求1所述的一种远程机器人的超声探头的标定方法，其特征在于，所述对三维点云数据进行分割处理，包括：
采用基于点云神经网络分割方法，对超声探头与机器人进行点云分割；和/或，
采用基于颜色的区域生长算法，根据超声探头与机器人的颜色进行点云分割。
6.一种远程机器人的超声探头的标定装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现权利要求1-5任一项所述方法。
7.一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1-5任一项所述方法。
CN202211087293.2A 2022-09-07 2022-09-07 远程机器人的超声探头的标定方法、系统、装置及介质 Active CN115488884B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211087293.2A CN115488884B (zh) 2022-09-07 2022-09-07 远程机器人的超声探头的标定方法、系统、装置及介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211087293.2A CN115488884B (zh) 2022-09-07 2022-09-07 远程机器人的超声探头的标定方法、系统、装置及介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115488884A CN115488884A (zh) 2022-12-20
CN115488884B true CN115488884B (zh) 2024-04-30

Family

ID=84467976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211087293.2A Active CN115488884B (zh) 2022-09-07 2022-09-07 远程机器人的超声探头的标定方法、系统、装置及介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115488884B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013140315A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 Koninklijke Philips N.V. Calibration of tracked interventional ultrasound
CN110355755A (zh) * 2018-12-15 2019-10-22 深圳铭杰医疗科技有限公司 机器人手眼系统标定方法、装置、设备及存储介质
CN111956329A (zh) * 2020-08-12 2020-11-20 中国科学院深圳先进技术研究院 一种双臂机器人标定方法、系统、终端以及存储介质
CN112790786A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 无锡祥生医疗科技股份有限公司 点云数据配准方法、装置、超声设备及存储介质
CN113400301A (zh) * 2021-05-28 2021-09-17 深圳市智能机器人研究院 一种机器人3d手眼标定方法、系统、装置及介质

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013140315A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 Koninklijke Philips N.V. Calibration of tracked interventional ultrasound
CN110355755A (zh) * 2018-12-15 2019-10-22 深圳铭杰医疗科技有限公司 机器人手眼系统标定方法、装置、设备及存储介质
CN111956329A (zh) * 2020-08-12 2020-11-20 中国科学院深圳先进技术研究院 一种双臂机器人标定方法、系统、终端以及存储介质
CN112790786A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 无锡祥生医疗科技股份有限公司 点云数据配准方法、装置、超声设备及存储介质
CN113400301A (zh) * 2021-05-28 2021-09-17 深圳市智能机器人研究院 一种机器人3d手眼标定方法、系统、装置及介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN115488884A (zh) 2022-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110370286B (zh) 基于工业机器人和单目相机的定轴运动刚体空间位置识别方法
CN106426172B (zh) 一种工业机器人工具坐标系的标定方法与系统
CN110103217B (zh) 工业机器人手眼标定方法
CN109048876B (zh) 一种基于激光跟踪仪的机器人标定方法
CN104842352B (zh) 利用了视觉反馈的机器人系统
CN111070199A (zh) 一种手眼标定评估方法及机器人
US20110320039A1 (en) Robot calibration system and calibrating method thereof
US20140018957A1 (en) Robot system, robot, robot control device, robot control method, and robot control program
CN106338990A (zh) 基于激光跟踪仪的工业机器人dh参数标定与零位标定方法
CN113910219A (zh) 运动臂系统以及控制方法
JP2005300230A (ja) 計測装置
JP6489776B2 (ja) 座標系校正方法、ロボットシステム、プログラム及び記録媒体
JP2006110705A (ja) ロボットのキャリブレーション方法
CN110722558B (zh) 机器人的原点校正方法、装置、控制器和存储介质
CN110095089B (zh) 一种飞行器旋转角度的测量方法及系统
CN110470320B (zh) 摆动扫描式线结构光测量系统的标定方法及终端设备
CN113400301B (zh) 一种机器人3d手眼标定方法、系统、装置及介质
US11577400B2 (en) Method and apparatus for managing robot system
CN111562563A (zh) 激光雷达转台标定方法、装置和计算机可读存储介质
CN105574884B (zh) 一种医疗机器人dh参数标定方法
CN113814987B (zh) 多相机机器人手眼标定方法、装置、电子设备及存储介质
CN115488884B (zh) 远程机器人的超声探头的标定方法、系统、装置及介质
CN106695796B (zh) 基于ransac的便携式激光扫描测量臂手眼标定方法
CN116942314A (zh) 光学定位和机械定位混合的定位方法及系统
CN114734436B (zh) 一种机器人的编码器校准方法、装置及机器人

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant