CN116372941B - 机器人参数标定方法及装置和轮式机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种机器人参数标定方法及装置和轮式机器人，涉及机器人控制技术领域。本申请在获取到轮式机器人的第一坐标转换矩阵、实际轮子角速度向量和实际机器人速度向量后，根据该轮式机器人的多个轮子各自的轮子类型，在轮子移动建模坐标系下构建各个轮子的轮子运动约束关系，而后利用第一坐标转换矩阵及多个轮子各自的轮子运动约束关系构建待标定机器人参数矩阵，并以最小化与实际轮子角速度向量、实际机器人速度向量及待标定机器人参数矩阵对应的目标函数为优化目的进行参数优化标定，得到轮式机器人当前匹配的目标机器人参数，从而对不同机型的轮式机器人进行高精准度的通用式机器人参数标定，以确保对应轮式机器人的运动控制效果。
Description
技术领域
本申请涉及机器人控制技术领域，具体而言，涉及一种机器人参数标定方法及装置和轮式机器人。
背景技术
随着科学技术的不断发展，机器人技术因具有极大的研究价值及应用价值受到了各行各业的广泛重视，其中轮式机器人控制便是机器人控制技术领域中的一项重要研究方向。而在轮式机器人的实际使用过程中，往往需要控制轮式机器人按照预设机器人运动策略进行移动，来带动某种或某些货物移动到目标位置，从而实现货物运输功能。
但值得注意的是，机型相同的多个轮式机器人各自的机器人参数往往会因机器人器件装配精度差异、机器人器件运动磨损等因素存在明显变化，导致相同的预设机器人运动策略在应用到机型相同的多个轮式机器人时无法达到期望运动效果。因此，如何对单个轮式机器人的具体机器人参数进行精准标定，便是当前影响轮式机器人运动控制效果的一项亟需解决的重要问题。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种机器人参数标定方法及装置和轮式机器人，能够对不同机型的轮式机器人进行高精准度的通用式机器人参数标定，以确保对应轮式机器人的运动控制效果。
为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种机器人参数标定方法，应用于固定安装有双目视觉装置的轮式机器人，所述方法包括：
获取所述轮式机器人在移动前的双目视觉坐标系相对于世界坐标系的第一坐标转换矩阵，以及所述轮式机器人在世界坐标系下移动时的实际轮子角速度向量和实际机器人速度向量，其中所述双目视觉坐标系与所述双目视觉装置对应，所述实际轮子角速度向量包括多个移动时刻各自对应的实时轮子角速度向量，所述实际机器人速度向量包括多个移动时刻各自对应的实时机器人速度向量，每个实时轮子角速度向量包括所述轮式机器人的多个轮子各自在对应移动时刻的轮子角速度向量；
根据所述轮式机器人的多个轮子各自的轮子类型，在所述轮式机器人的位姿相对于所述双目视觉坐标系固定的轮子移动建模坐标系下，构建各个轮子的与轮子角速度向量和整机速度向量相关的轮子运动约束关系；
根据所述第一坐标转换矩阵及所述轮式机器人的多个轮子各自的轮子运动约束关系，构建涉及轮子移动建模坐标系相对于双目视觉坐标系的第二坐标转换矩阵的待标定机器人参数矩阵，其中所述待标定机器人参数矩阵用于描述轮子角速度向量和世界坐标系下的机器人速度向量之间的映射关系；
基于所述实际轮子角速度向量、所述实际机器人速度向量及所述待标定机器人参数矩阵构建对应的目标函数，并以最小化所述目标函数为优化目的，对所述待标定机器人参数矩阵进行参数优化标定，得到所述轮式机器人当前匹配的目标机器人参数。
第二方面，本申请提供一种机器人参数标定装置，应用于固定安装有双目视觉装置的轮式机器人，所述装置包括：
运动状况获取模块，用于获取所述轮式机器人在移动前的双目视觉坐标系相对于世界坐标系的第一坐标转换矩阵，以及所述轮式机器人在世界坐标系下移动时的实际轮子角速度向量和实际机器人速度向量，其中所述双目视觉坐标系与所述双目视觉装置对应，所述实际轮子角速度向量包括多个移动时刻各自对应的实时轮子角速度向量，所述实际机器人速度向量包括多个移动时刻各自对应的实时机器人速度向量，每个实时轮子角速度向量包括所述轮式机器人的多个轮子各自在对应移动时刻的轮子角速度向量；
约束关系构建模块，用于根据所述轮式机器人的多个轮子各自的轮子类型，在所述轮式机器人的位姿相对于所述双目视觉坐标系固定的轮子移动建模坐标系下，构建各个轮子的与轮子角速度向量和整机速度向量相关的轮子运动约束关系；
参数矩阵构建模块，用于根据所述第一坐标转换矩阵及所述轮式机器人的多个轮子各自的轮子运动约束关系，构建涉及轮子移动建模坐标系相对于双目视觉坐标系的第二坐标转换矩阵的待标定机器人参数矩阵，其中所述待标定机器人参数矩阵用于描述轮子角速度向量和世界坐标系下的机器人速度向量之间的映射关系；
参数优化标定模块，用于基于所述实际轮子角速度向量、所述实际机器人速度向量及所述待标定机器人参数矩阵构建对应的目标函数，并以最小化所述目标函数为优化目的，对所述待标定机器人参数矩阵进行参数优化标定，得到所述轮式机器人当前匹配的目标机器人参数。
第三方面，本申请提供一种轮式机器人，包括处理器、存储器、双目视觉装置及多个轮子，其中所述双目视觉装置用于实现摄像功能，所述多个轮子用于实现机器人移动功能；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器可执行所述计算机程序，以实现前述实施方式中任意一项所述的机器人参数标定方法。
在此情况下，本申请实施例的有益效果可以包括以下内容：
本申请在获取到轮式机器人在移动前的双目视觉坐标系相对于世界坐标系的第一坐标转换矩阵，以及该轮式机器人在世界坐标系下移动时的实际轮子角速度向量和实际机器人速度向量的情况下，根据该轮式机器人的多个轮子各自的轮子类型，在该轮式机器人的位姿相对于双目视觉坐标系固定的轮子移动建模坐标系下，构建各个轮子的与轮子角速度向量和整机速度向量相关的轮子运动约束关系，而后利用第一坐标转换矩阵及多个轮子各自的轮子运动约束关系，构建涉及轮子移动建模坐标系相对于双目视觉坐标系的第二坐标转换矩阵的待标定机器人参数矩阵，接着基于实际轮子角速度向量、实际机器人速度向量及待标定机器人参数矩阵构建对应的目标函数，并以最小化目标函数为优化目的，对待标定机器人参数矩阵进行参数优化标定，得到轮式机器人当前匹配的目标机器人参数，从而确保本申请提供的机器人参数标定方法适用于轮子类型不一致的不同机型轮式机器人，并能对不同机型的轮式机器人进行高精准度的通用式机器人参数标定，以确保对应轮式机器人的运动控制效果。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的轮式机器人的组成示意图；
图2为本申请实施例提供的机器人参数标定方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的固定式标准轮在轮子移动建模坐标系下的运动示意图；
图4为本申请实施例提供的操纵式标准轮在轮子移动建模坐标系下的运动示意图；
图5为本申请实施例提供的小脚轮在轮子移动建模坐标系下的运动示意图；
图6为本申请实施例提供的麦克纳姆轮在轮子移动建模坐标系下的运动示意图；
图7为本申请实施例提供的球形轮在轮子移动建模坐标系下的运动示意图；
图8为本申请实施例提供的机器人参数标定装置的组成示意图。
图标：10-轮式机器人；11-存储器；12-处理器；13-通信单元；14-移动组件；15-双目视觉装置；100-机器人参数标定装置；110-运动状况获取模块；120-约束关系构建模块；130-参数矩阵构建模块；140-参数优化标定模块。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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申请的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，在本申请的描述中，可以理解的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
申请人通过调研发现，现有机器人参数标定方案大概分为两种，一种方案是对特定机型（例如，轮子类型均为麦克纳姆轮）的轮式机器人考虑轮子速度之间的约束关系进行机器人参数标定，另一种方案是通过大量采集轮式机器人的机器人运动状况进行数据拟合来标定机器人参数。值得注意的是，前一种方案仅适用于特定机型的轮式机器人，不具有应用到其他机型的轮式机器人的普适性，而后一种方案的机器人参数标定精准度严重依赖于采集到的机器人运动状况的准确性，同时无法有效揭露轮式机器人本体与各个轮子之间的具体物理关系。
为此，本申请实施例通过提供一种机器人参数标定方法及装置和轮式机器人解决上述问题，以确保提供的机器人参数标定方法适用于轮子类型不一致的不同机型轮式机器人，并能对不同机型的轮式机器人进行高精准度的通用式机器人参数标定，同时有效揭露轮式机器人本体与各个轮子之间的具体物理关系，以确保对应轮式机器人的运动控制效果。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
请参照图1，图1是本申请实施例提供的轮式机器人10的组成示意图。在本申请实施例中，所述轮式机器人10可以包括存储器11、处理器12、通信单元13、移动组件14及双目视觉装置15。其中，所述存储器11、所述处理器12、所述通信单元13、所述移动组件14及所述双目视觉装置15各个元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，所述存储器11、所述处理器12及所述通信单元13这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。
在本实施例中，所述存储器11可以是，但不限于，随机存取存储器（Random AccessMemory，RAM），只读存储器（Read Only Memory，ROM），可编程只读存储器（ProgrammableRead-Only Memory，PROM），可擦除只读存储器（Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM），电可擦除只读存储器（Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM）等。其中，所述存储器11用于存储计算机程序，所述处理器12在接收到执行指令后，可相应地执行所述计算机程序。
在本实施例中，所述处理器12可以是一种具有信号的处理能力的集成电路芯片。所述处理器12可以是通用处理器，包括中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、图形处理器（Graphics Processing Unit，GPU）及网络处理器（Network Processor，NP）、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件中的至少一种。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。
在本实施例中，所述通信单元13用于通过网络建立所述轮式机器人10与其他电子设备之间的通信连接，并通过所述网络收发数据，其中所述网络包括有线通信网络及无线通信网络。例如，所述轮式机器人10可以通过所述通信单元13从机器人控制设备处获取针对所述轮式机器人10的运动控制指令，并基于自身标定的机器人参数按照获取到的运动控制指令运行，以达到与所述运动控制指令匹配的期望运动效果。
在本实施例中，所述移动组件14可以包括多个轮子，所述移动组件14可通过所述多个轮子实现所述轮式机器人10的移动功能。其中，所述移动组件14包括的多个轮子各自的轮子类型可以相同，也可以互不相同，还可以部分相同；所述移动组件14包括的每个轮子的轮子类型可以是有旋转驱动的固定式标准轮、无旋转驱动的固定式标准轮、有旋转驱动的操纵式标准轮、无旋转驱动的操纵式标准轮、小脚轮、麦克纳姆轮及球形轮中的任意一种。
在本实施例中，所述双目视觉装置15可通过拍摄支架固定安装在所述轮式机器人10的机器人机体上，所述双目视觉装置15可以是双目视觉摄像头，所述双目视觉装置15可通过所述双目视觉摄像头实现图像采集功能。
在本实施例中，所述机器人参数标定装置100可以包括至少一个能够以软件或固件的形式存储于所述存储器11中或者存储在所述轮式机器人10的操作系统中的软件功能模块。所述处理器12可用于执行所述存储器11存储的可执行模块，例如所述机器人参数标定装置100所包括的软件功能模块及计算机程序等。所述轮式机器人10可通过所述机器人参数标定装置100对轮子类型不一致的不同机型轮式机器人进行高精准度的通用式机器人参数标定，并有效揭露轮式机器人本体与各个轮子之间的具体物理关系，以确保对应轮式机器人的运动控制效果。
可以理解的是，图1所示的框图仅为所述轮式机器人10的一种组成示意图，所述轮式机器人10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
在本申请中，为确保不同机型的轮式机器人10能够采用相同机器人参数标定方案实现高精准度的通用式机器人参数标定效果，并有效揭露不同机型的轮式机器人10各自的机器人本体与各个轮子之间的具体物理关系，以确保对应轮式机器人的运动控制效果，本申请实施例提供一种机器人参数标定方法实现前述目的。下面对本申请提供的机器人参数标定方法进行详细描述。
请参照图2，图2是本申请实施例提供的机器人参数标定方法的流程示意图。在本申请实施例中，所述机器人参数标定方法应用于不同机型的轮式机器人10，所述机器人参数标定方法可以包括步骤S210~步骤S240。
步骤S210，获取轮式机器人在移动前的双目视觉坐标系相对于世界坐标系的第一坐标转换矩阵，以及轮式机器人在世界坐标系下移动时的实际轮子角速度向量和实际机器人速度向量。
在本实施例中，所述世界坐标系可采用标准三维笛卡尔坐标系进行构建；所述双目视觉坐标系部署在所述轮式机器人10的双目视觉装置15位置处，即所述双目视觉坐标系会随着所述轮式机器人10的移动而相对于所述世界坐标系进行移动，所述双目视觉坐标系的移动状况可有效表征所述轮式机器人10在世界坐标系下的实际移动状况，所述双目视觉坐标系与所述双目视觉装置15相互对应。
因此，当所述轮式机器人10需要开始移动时，可在所述轮式机器人10的双目视觉装置15的视界范围内设置一个标靶，并利用所述双目视觉装置15有效确定出该标靶在双目视觉坐标系内的第一位置坐标，而后通过获取该标靶在所述世界坐标系内的第二位置坐标，接着通过求解所述第一位置坐标与所述第二位置坐标之间的坐标转换矩阵，得到所述轮式机器人10在移动前的双目视觉坐标系相对于世界坐标系的第一坐标转换矩阵。
所述轮式机器人10可在实际移动过程中按照预设采样时间间隔地采集自身在所述世界坐标系下的实时机器人速度向量及自身包括的多个轮子各自的实时轮子角速度向量，而后通过将得到的多个移动时刻各自对应的实时机器人速度向量进行纵向向量构建，得到所述轮式机器人10在世界坐标系下移动时的实际机器人速度向量，并通过将得到的多个移动时刻各自对应的实时轮子角速度向量进行纵向向量构建，得到所述轮式机器人10在世界坐标系下移动时的实际轮子角速度向量/>，此时所述实际机器人速度向量包括多个移动时刻各自对应的实时机器人速度向量，而所述实际轮子角速度向量包括多个移动时刻各自对应的实时轮子角速度向量，每个实时轮子角速度向量包括所述轮式机器人的多个轮子各自在对应移动时刻的轮子角速度向量。
步骤S220，根据轮式机器人的多个轮子各自的轮子类型，在轮式机器人的位姿相对于双目视觉坐标系固定的轮子移动建模坐标系下，构建各个轮子的与轮子角速度向量和整机速度向量相关的轮子运动约束关系。
在本实施例中，所述轮式机器人10的存储器11可用于存储所述轮式机器人10的移动组件14所包括的多个轮子各自的具体轮子类型，由此所述轮式机器人10在需要标定机器人参数时，会从自身的存储器11中查询各个轮子各自的具体轮子类型，而后针对每个轮子，根据该轮子的具体轮子类型在所述轮式机器人10的轮子移动建模坐标系下，基于机器人本体与该轮子之间的速度传递效应构建该轮子的轮子运动约束关系，以通过所述轮子运动约束关系表征所述轮子移动建模坐标系内对应轮子的轮子角速度向量和机器人本体的整机速度向量之间的关联关系。其中，所述轮子移动建模坐标系部署在所述轮式机器人10的机器人本体的特定位置处，所述轮子移动建模坐标系可相对于所述双目视觉坐标系位姿固定，故而所述轮子移动建模坐标系相对于所述双目视觉坐标系的第二坐标转换矩阵即为所述轮式机器人10需要标定的机器人参数的重要组成部分。
其中，同一轮子在轮子移动建模坐标系内的轮子角速度向量和该轮子在世界坐标系内的轮子角速度向量保持一致。所述轮式机器人10在轮子移动建模坐标系内的整机速度向量可由所述轮式机器人10在世界坐标系内的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下得到，即所述机器人速度向量可由对应的整机速度向量与双目视觉坐标系相对于世界坐标系的第一坐标转换矩阵、轮子移动建模坐标系相对于双目视觉坐标系的第二坐标转换矩阵进行矩阵乘法运算得到。
可选地，请参照图3，图3是本申请实施例提供的固定式标准轮在轮子移动建模坐标系下的运动示意图。在本实施例中，对固定式标准轮来说，图3中的A点即为固定式标准轮的旋转中心轴在所述轮子移动建模坐标系的与水平面对应的坐标系平面内的旋转中心投影位置，图3中的/>即为固定式标准轮的A点到轮子移动建模坐标系的坐标系原点/>的距离，图3中的/>即为/>的延伸方向相对于坐标系平面/>的横坐标轴/>的偏转角度，图3中的/>即为固定式标准轮的轮体前进方向的垂直方向相对于/>的延伸方向的偏转角度，图3中的/>即为固定式标准轮的轮体半径，图3中的/>即为所述轮式机器人10的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下的整机速度向量，图3中的/>即为固定式标准轮的轮子角速度向量。
其中，图3中的在所述轮子移动建模坐标系下的向量[/>,/>,/>]进行表达，/>用于表示/>在横坐标轴/>的方向上的速度向量分量，/>用于表示/>在坐标系平面/>的纵坐标轴/>的方向上的速度向量分量，/>用于表示/>从坐标轴/>朝向横坐标轴/>偏转的角速度分量在坐标系平面/>的纵坐标轴/>的方向上的速度向量分量，图3中的/>即为固定式标准轮的轮体运动向量，则/>在坐标系平面/>内的运动向量分量的方向向量/>即为[/>,/>]，/>在/>所在方向上的速度向量分量/>即为/>，/>的垂直方向向量/>即为[,/>]，/>在/>所在方向上的速度向量分量/>即为，/>在/>所在方向上的角速度分量/>即为/>，/>在所在方向上的角速度分量/>即为/>。
由此，固定式标准轮的轮子角速度向量和机器人本体的整机速度向量之间的滚动关联关系表达式即为：；
固定式标准轮的轮子角速度向量和机器人本体的整机速度向量之间的滑动关联关系表达式即为：。
其中，若固定式标准轮有旋转驱动，则滑动关联关系表达式即可在该固定式标准轮的实际驱动过程起作用，故而针对所述轮式机器人10的轮子类型为有旋转驱动的固定式标准轮的轮子，该轮子的轮子运动约束关系包括与固定式标准轮对应的滚动约束关系及滑动约束关系。
若固定式标准轮无旋转驱动，则滑动关联关系表达式无法在该固定式标准轮的实际驱动过程起作用，故而针对所述轮式机器人10的轮子类型为无旋转驱动的固定式标准轮的轮子，该轮子的轮子运动约束关系直接为与固定式标准轮对应的滚动约束关系。
在此过程中，与固定式标准轮对应的滚动约束关系采用如下式子进行表达：
；
与固定式标准轮对应的滑动约束关系采用如下式子进行表达：
；
其中，用于表示对应固定式标准轮的旋转中心轴在所述轮子移动建模坐标系的与水平面对应的坐标系平面/>内的旋转中心投影位置和所述轮子移动建模坐标系的坐标系原点/>之间的距离，/>用于表示/>的延伸方向相对于坐标系平面/>的横坐标轴/>的偏转角度，/>用于表示对应固定式标准轮的轮体前进方向的垂直方向相对于/>的延伸方向的偏转角度，/>用于表示对应固定式标准轮的轮体半径，/>用于表示所述轮式机器人的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下的整机速度向量，/>用于表示对应固定式标准轮的轮子角速度向量。
可选地，请参照图4，图4是本申请实施例提供的操纵式标准轮在轮子移动建模坐标系下的运动示意图。在本实施例中，对操纵式标准轮来说，图4中的A点即为操纵式标准轮的旋转中心轴在所述轮子移动建模坐标系的与水平面对应的坐标系平面内的旋转中心投影位置，图4中的/>即为操纵式标准轮的A点到轮子移动建模坐标系的坐标系原点/>的距离，图4中的/>即为/>的延伸方向相对于坐标系平面/>的横坐标轴/>的偏转角度，图4中的/>即为操纵式标准轮的轮体前进方向的垂直方向在时刻/>相对于/>的延伸方向的偏转角度，图4中的/>即为操纵式标准轮的轮体半径，图4中的即为所述轮式机器人10的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下的整机速度向量，图4中的/>即为操纵式标准轮的轮子角速度向量。
其中，图4中的在所述轮子移动建模坐标系下的向量[/>,/>,/>]进行表达，/>用于表示/>在横坐标轴/>的方向上的速度向量分量，/>用于表示/>在坐标系平面/>的纵坐标轴/>的方向上的速度向量分量，/>用于表示/>从坐标轴/>朝向横坐标轴/>偏转的角速度分量在坐标系平面/>的纵坐标轴/>的方向上的速度向量分量，图4中的/>即为操纵式标准轮的轮体运动向量，则/>在坐标系平面/>内的运动向量分量的方向向量/>即为[/>,/>]，/>在所在方向上的速度向量分量/>即为/>，/>的垂直方向向量/>即为[/>,/>]，/>在/>所在方向上的速度向量分量/>即为，/>在/>所在方向上的角速度分量/>即为/>，在/>所在方向上的角速度分量/>即为/>。
由此，操纵式标准轮的轮子角速度向量和机器人本体的整机速度向量之间的滚动关联关系表达式即为：；
操纵式标准轮的轮子角速度向量和机器人本体的整机速度向量之间的滑动关联关系表达式即为：。
其中，若操纵式标准轮有旋转驱动，则滑动关联关系表达式即可在该操纵式标准轮的实际驱动过程起作用，故而针对所述轮式机器人10的轮子类型为有旋转驱动的操纵式标准轮的轮子，该轮子的轮子运动约束关系包括与操纵式标准轮对应的滚动约束关系及滑动约束关系。
若操纵式标准轮无旋转驱动，则滑动关联关系表达式无法在该操纵式标准轮的实际驱动过程起作用，故而针对所述轮式机器人10的轮子类型为无旋转驱动的操纵式标准轮的轮子，该轮子的轮子运动约束关系直接为与操纵式标准轮对应的滚动约束关系。
在此过程中，与操纵式标准轮对应的滚动约束关系采用如下式子进行表达：
；
与操纵式标准轮对应的滑动约束关系采用如下式子进行表达：
；
其中，用于表示对应操纵式标准轮的旋转中心轴在所述轮子移动建模坐标系的与水平面对应的坐标系平面/>内的旋转中心投影位置和所述轮子移动建模坐标系的坐标系原点/>之间的距离，/>用于表示/>的延伸方向相对于坐标系平面/>的横坐标轴/>的偏转角度，/>用于表示对应操纵式标准轮的轮体前进方向的垂直方向在时刻/>相对于/>的延伸方向的偏转角度，/>用于表示对应操纵式标准轮的轮体半径，/>用于表示所述轮式机器人的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下的整机速度向量，用于表示对应操纵式标准轮的轮子角速度向量。
可选地，请参照图5，图5是本申请实施例提供的小脚轮在轮子移动建模坐标系下的运动示意图。在本实施例中，对小脚轮来说，图5中的A点即为小脚轮的旋转中心轴在所述轮子移动建模坐标系的与水平面对应的坐标系平面/>内的旋转中心投影位置，图5中的/>即为小脚轮的A点到轮子移动建模坐标系的坐标系原点/>的距离，图5中的/>即为/>的延伸方向相对于坐标系平面/>的横坐标轴/>的偏转角度，图5中的/>即为小脚轮的轮体前进方向的垂直方向在时刻/>相对于/>的延伸方向的偏转角度，图5中的/>即为小脚轮的轮体中心在坐标系平面/>内的轮体中心投影位置和A点之间的距离，图5中的/>即为小脚轮的轮体半径，图5中的/>即为所述轮式机器人10的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下的整机速度向量，图5中的/>即为小脚轮的轮子角速度向量。
其中，图5中的在所述轮子移动建模坐标系下的向量[/>,/>,/>]进行表达，/>用于表示/>在横坐标轴/>的方向上的速度向量分量，/>用于表示/>在坐标系平面/>的纵坐标轴/>的方向上的速度向量分量，/>用于表示/>从坐标轴/>朝向横坐标轴/>偏转的角速度分量在坐标系平面/>的纵坐标轴/>的方向上的速度向量分量，图5中的/>即为小脚轮的轮体运动向量，则/>在坐标系平面/>内的运动向量分量的方向向量/>即为[/>,/>]，/>在/>所在方向上的速度向量分量/>即为/>，/>的垂直方向向量/>即为[,/>]，/>在/>所在方向上的速度向量分量/>即为，/>在/>所在方向上的角速度分量/>即为/>，/>在/>所在方向上的角速度分量/>即为/>。
由此，小脚轮的轮子角速度向量和机器人本体的整机速度向量之间的滚动关联关系表达式即为：；
小脚轮的轮子角速度向量和机器人本体的整机速度向量之间的滑动关联关系表达式即为：；
其中用于表示/>的变化速度。
其中，因小脚轮的和/>操可根据需要进行不同的配置，滑动关联关系表达式实质并不会在小脚轮的实际驱动过程起作用，故而针对所述轮式机器人10的轮子类型为小脚轮的轮子，该轮子的轮子运动约束关系直接为与小脚轮对应的滚动约束关系。
在此过程中，与小脚轮对应的滚动约束关系采用如下式子进行表达：
；
其中，用于表示对应小脚轮的旋转中心轴在所述轮子移动建模坐标系的与水平面对应的坐标系平面/>内的旋转中心投影位置和所述轮子移动建模坐标系的坐标系原点/>之间的距离，/>用于表示/>的延伸方向相对于坐标系平面/>的横坐标轴的偏转角度，/>用于表示对应小脚轮的轮体前进方向的垂直方向在时刻/>相对于/>的延伸方向的偏转角度，/>用于表示对应小脚轮的轮体半径，/>用于表示所述轮式机器人的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下的整机速度向量，/>用于表示对应小脚轮的轮子角速度向量。
可选地，请参照图6，图6是本申请实施例提供的麦克纳姆轮在轮子移动建模坐标系下的运动示意图。在本实施例中，对麦克纳姆轮来说，图6中的A点即为麦克纳姆轮的旋转中心轴在所述轮子移动建模坐标系的与水平面对应的坐标系平面/>内的旋转中心投影位置，图6中的/>即为麦克纳姆轮的A点到轮子移动建模坐标系的坐标系原点/>的距离，图6中的/>即为/>的延伸方向相对于坐标系平面/>的横坐标轴/>的偏转角度，图6中的/>即为麦克纳姆轮的轮体前进方向的垂直方向相对于/>的延伸方向的偏转角度，图6中的/>即为麦克纳姆轮的轮体运动向量/>在坐标系平面/>内的运动向量分量相对于轮体前进方向的偏转角度，图6中的/>即为麦克纳姆轮的轮体半径，图6中的/>即为所述轮式机器人10的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下的整机速度向量，图6中的/>即为麦克纳姆轮的轮子角速度向量，图6中的/>即为麦克纳姆轮的小滚柱的柱面半径，图6中的/>即为麦克纳姆轮的小滚柱的转动角速度向量。
其中，在坐标系平面/>内的运动向量分量的方向向量/>即为[,/>]，/>在/>所在方向上的速度向量分量/>即为/>，/>的垂直方向向量/>即为[/>,]，/>在/>所在方向上的速度向量分量/>即为/>，在/>所在方向上的角速度分量/>即为/>，/>在/>所在方向上的角速度分量/>即为/>。
由此，麦克纳姆轮的轮子角速度向量和机器人本体的整机速度向量之间的滚动关联关系表达式即为：；
麦克纳姆轮的轮子角速度向量和机器人本体的整机速度向量之间的滑动关联关系表达式即为：。
其中，因麦克纳姆轮的和/>可根据需要进行不同的配置，滑动关联关系表达式实质并不会在麦克纳姆轮的实际驱动过程起作用，故而针对所述轮式机器人10的轮子类型为麦克纳姆轮的轮子，该轮子的轮子运动约束关系直接为与麦克纳姆轮对应的滚动约束关系。
在此过程中，与麦克纳姆轮对应的滚动约束关系采用如下式子进行表达：
；
其中，用于表示对应麦克纳姆轮的旋转中心轴在所述轮子移动建模坐标系的与水平面对应的坐标系平面/>内的旋转中心投影位置和所述轮子移动建模坐标系的坐标系原点/>之间的距离，/>用于表示/>的延伸方向相对于坐标系平面/>的横坐标轴/>的偏转角度，/>用于表示对应麦克纳姆轮的轮体前进方向的垂直方向相对于/>的延伸方向的偏转角度，/>用于表示对应麦克纳姆轮的轮体运动向量在坐标系平面内的运动向量分量相对于轮体前进方向的偏转角度，/>用于表示对应麦克纳姆轮的轮体半径，/>用于表示所述轮式机器人的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下的整机速度向量，/>用于表示对应麦克纳姆轮的轮子角速度向量。
可选地，请参照图7，图7是本申请实施例提供的球形轮在轮子移动建模坐标系下的运动示意图。在本实施例中，对球形轮来说，图7中的A点即为球形轮的旋转中心轴在坐标系平面内的旋转中心投影位置，图7中的/>即为球形轮的A点到轮子移动建模坐标系的坐标系原点/>的距离，图7中的/>即为/>的延伸方向相对于坐标系平面/>的横坐标轴/>的偏转角度，图7中的/>即为球形轮的轮体前进方向的垂直方向相对于/>的延伸方向的偏转角度，图7中的/>即为球形轮的轮体半径，图7中的/>即为所述轮式机器人10的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下的整机速度向量，图7中的/>即为球形轮的轮子角速度向量。
其中，图7中的即为球形轮的轮体运动向量，则/>在坐标系平面/>内的运动向量分量的方向向量/>即为[/>,/>]，/>在/>所在方向上的速度向量分量/>即为/>，/>的垂直方向向量/>即为[,/>]，/>在/>所在方向上的速度向量分量/>即为，/>在/>所在方向上的角速度分量/>即为/>，/>在所在方向上的角速度分量/>即为/>。
由此，球形轮的轮子角速度向量和机器人本体的整机速度向量之间的滚动关联关系表达式即为：；
球形轮的轮子角速度向量和机器人本体的整机速度向量之间的滑动关联关系表达式即为：。
因此，针对所述轮式机器人10的轮子类型为球形轮的轮子，该轮子的轮子运动约束关系可以包括与球形轮对应的滚动约束关系及滑动约束关系；
其中，与球形轮对应的滚动约束关系采用如下式子进行表达：
；
与球形轮对应的滑动约束关系采用如下式子进行表达：
；
其中，用于表示对应球形轮的旋转中心轴在所述轮子移动建模坐标系的与水平面对应的坐标系平面/>内的旋转中心投影位置和所述轮子移动建模坐标系的坐标系原点/>之间的距离，/>用于表示/>的延伸方向相对于坐标系平面/>的横坐标轴的偏转角度，/>用于表示对应球形轮的轮体前进方向的垂直方向相对于/>的延伸方向的偏转角度，/>用于表示对应球形轮的轮体半径，/>用于表示所述轮式机器人的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下的整机速度向量，/>用于表示对应球形轮的轮子角速度向量。
由此，所述轮式机器人10可通过执行上述步骤S220的具体步骤流程，针对所述轮式机器人10的各个轮子分别揭露机器人本体与该轮子之间的具体物理关系，以便后续标定出各个轮子在需要标定的机器人参数处的重要组成参数（即所述轮式机器人10的各个轮子的值、/>值、/>值、/>值及/>值）。
步骤S230，根据第一坐标转换矩阵及轮式机器人的多个轮子各自的轮子运动约束关系，构建涉及轮子移动建模坐标系相对于双目视觉坐标系的第二坐标转换矩阵的待标定机器人参数矩阵。
在本实施例中，所述待标定机器人参数矩阵用于描述轮子角速度向量和世界坐标系下的机器人速度向量之间的映射关系，所述待标定机器人参数矩阵需基于所述第一坐标转换矩阵、各个轮子各自的涉及待标定的轮子相关参数（即对应轮子的值、/>值、/>值、/>值及/>值）的轮子运动约束关系以及待标定的第二坐标转换矩阵构建得到。由此，所述根据第一坐标转换矩阵及轮式机器人的多个轮子各自的轮子运动约束关系，构建涉及轮子移动建模坐标系相对于双目视觉坐标系的第二坐标转换矩阵的待标定机器人参数矩阵的步骤，可以包括：
针对所述轮式机器人10的每个轮子，从该轮子的轮子运动约束关系包括的滚动约束关系中提取整机速度向量的第一关系系数矩阵和轮子角速度向量的目标关系系数；
将所述轮式机器人10的所有轮子各自的第一关系系数矩阵进行纵向矩阵合并，得到对应的第一目标矩阵，并将所述轮式机器人10的所有轮子各自的目标关系系数进行纵向矩阵构建，得到对应的第二目标矩阵；
针对所述轮式机器人的对应轮子运动约束关系存在滑动约束关系的所有轮子，提取所述所有轮子各自在滑动约束关系中的整机速度向量的第二关系系数矩阵，并将所述所有轮子各自的第二关系系数矩阵进行纵向矩阵合并，得到对应的第三目标矩阵；
对所述第一目标矩阵和所述第三目标矩阵进行纵向矩阵合并，得到对应的第一运动关系转换矩阵，并利用单位矩阵对所述第二目标矩阵进行对角矩阵构建，得到对应的第二运动关系转换矩阵；
基于所述第一坐标转换矩阵、所述第一运动关系转换矩阵、所述第二运动关系转换矩阵及所述第二坐标转换矩阵，计算得到所述待标定机器人参数矩阵。
在此过程中，以轮子类型为有旋转驱动的固定式标准轮的单个轮子为例，该轮子在滚动约束关系中的第一关系系数矩阵即为，该轮子在滚动约束关系中的目标关系系数即为/>，该轮子在滑动约束关系中的第二关系系数矩阵即为/>。此时，所述轮式机器人10的第一运动关系转换矩阵/>即可采用/>进行表达，其中/>用于表示所述第一目标矩阵，用于表示所述第三目标矩阵，所述轮式机器人10的第二运动关系转换矩阵/>即可采用进行表达，其中/>用于表示所述第二目标矩阵，/>用于表示单位矩阵。在此情况下，所述待标定机器人参数矩阵与所述第一坐标转换矩阵、所述第一运动关系转换矩阵、所述第二运动关系转换矩阵和所述第二坐标转换矩阵之间的运算关系采用如下式子进行表达：
；
其中，用于表示所述待标定机器人参数矩阵，/>用于表示双目视觉坐标系相对于世界坐标系的第一坐标转换矩阵，/>用于表示轮子移动建模坐标系相对于双目视觉坐标系的第二坐标转换矩阵，/>用于表示所述第一运动关系转换矩阵，/>用于表示所述第二运动关系转换矩阵。第一运动关系转换矩阵。
由此，本申请可通过执行上述步骤S230的具体步骤流程，利用不同机型轮式机器人的各个轮子分别对应的轮子与机器人本体之间的具体物理关系，构建出对应轮式机器人10当前适配的涉及各个轮子的待标定轮子相关参数和待标定第二坐标转换矩阵的待标定机器人参数矩阵。
步骤S240，基于实际轮子角速度向量、实际机器人速度向量及待标定机器人参数矩阵构建对应的目标函数，并以最小化目标函数为优化目的，对待标定机器人参数矩阵进行参数优化标定，得到轮式机器人当前匹配的目标机器人参数。
在本实施例中，当所述轮式机器人10基于自身包括的各个轮子分别与机器人本体之间的具体物理关系构建出涉及各个轮子的待标定轮子相关参数和待标定第二坐标转换矩阵的待标定机器人参数矩阵后，可直接利用获取到的实际轮子角速度向量和实际机器人速度向量配合所述待标定机器人参数矩阵，构建用于表征所述轮式机器人10的运动控制误差大小的目标函数，而后得以通过对所述待标定机器人参数矩阵进行参数优化标定，来达到最小化所述目标函数的效果，使所述轮式机器人10在优化标定出的具体机器人参数矩阵的作用下尽可能地避免运动控制误差，此时优化标定出的具体机器人参数矩阵所对应的目标机器人参数即包括所述轮式机器人10当前实质对应的第二坐标转换矩阵、所述轮式机器人10的各个轮子当前实质的具体轮子相关参数（即对应轮子的值、/>值、/>值、/>值及/>值）。
其中，所述目标函数采用如下式子进行表示：
；
其中，用于表示所述目标函数，/>用于表示所述实际机器人速度向量，/>用于表示所述实际轮子角速度向量，/>用于表示所述待标定机器人参数矩阵，/>用于表示求解对应向量的模平方值。
由此，不同机型的轮式机器人10能够采用上述步骤S210~步骤S240所对应的机器人参数标定方案实现高精准度的通用式机器人参数标定效果，并有效揭露不同机型的轮式机器人10各自的机器人本体与各个轮子之间的具体物理关系，以确保对应轮式机器人的运动控制效果。
在本申请中，为确保所述轮式机器人10能够通过所述机器人参数标定装置100执行上述机器人参数标定方法，本申请通过对所述机器人参数标定装置100进行功能模块划分的方式实现前述功能。下面对本申请提供的机器人参数标定装置100的具体组成进行相应描述。
请参照图8，图8是本申请实施例提供的机器人参数标定装置100的组成示意图。在本申请实施例中，所述机器人参数标定装置100可以包括运动状况获取模块110、约束关系构建模块120、参数矩阵构建模块130及参数优化标定模块140。
运动状况获取模块110，用于获取所述轮式机器人在移动前的双目视觉坐标系相对于世界坐标系的第一坐标转换矩阵，以及所述轮式机器人在世界坐标系下移动时的实际轮子角速度向量和实际机器人速度向量，其中所述双目视觉坐标系与所述双目视觉装置对应，所述实际轮子角速度向量包括多个移动时刻各自对应的实时轮子角速度向量，所述实际机器人速度向量包括多个移动时刻各自对应的实时机器人速度向量，每个实时轮子角速度向量包括所述轮式机器人的多个轮子各自在对应移动时刻的轮子角速度向量。
约束关系构建模块120，用于根据所述轮式机器人的多个轮子各自的轮子类型，在所述轮式机器人的位姿相对于所述双目视觉坐标系固定的轮子移动建模坐标系下，构建各个轮子的与轮子角速度向量和整机速度向量相关的轮子运动约束关系。
参数矩阵构建模块130，用于根据所述第一坐标转换矩阵及所述轮式机器人的多个轮子各自的轮子运动约束关系，构建涉及轮子移动建模坐标系相对于双目视觉坐标系的第二坐标转换矩阵的待标定机器人参数矩阵，其中所述待标定机器人参数矩阵用于描述轮子角速度向量和世界坐标系下的机器人速度向量之间的映射关系。
参数优化标定模块140，用于基于所述实际轮子角速度向量、所述实际机器人速度向量及所述待标定机器人参数矩阵构建对应的目标函数，并以最小化所述目标函数为优化目的，对所述待标定机器人参数矩阵进行参数优化标定，得到所述轮式机器人当前匹配的目标机器人参数。
需要说明的是，本申请实施例所提供的机器人参数标定装置100，其基本原理及产生的技术效果与前述的机器人参数标定方法相同。为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的针对机器人参数标定方法的描述内容。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读存储介质中。基于这样的理解，本申请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可读存储介质中，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）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：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。
综上所述，在本申请提供的机器人参数标定方法及装置和轮式机器人中，本申请在获取到轮式机器人在移动前的双目视觉坐标系相对于世界坐标系的第一坐标转换矩阵，以及该轮式机器人在世界坐标系下移动时的实际轮子角速度向量和实际机器人速度向量的情况下，根据该轮式机器人的多个轮子各自的轮子类型，在该轮式机器人的位姿相对于双目视觉坐标系固定的轮子移动建模坐标系下，构建各个轮子的与轮子角速度向量和整机速度向量相关的轮子运动约束关系，而后利用第一坐标转换矩阵及多个轮子各自的轮子运动约束关系，构建涉及轮子移动建模坐标系相对于双目视觉坐标系的第二坐标转换矩阵的待标定机器人参数矩阵，接着基于实际轮子角速度向量、实际机器人速度向量及待标定机器人参数矩阵构建对应的目标函数，并以最小化目标函数为优化目的，对待标定机器人参数矩阵进行参数优化标定，得到轮式机器人当前匹配的目标机器人参数，从而确保本申请提供的机器人参数标定方法适用于轮子类型不一致的不同机型轮式机器人，并能对不同机型的轮式机器人进行高精准度的通用式机器人参数标定，以确保对应轮式机器人的运动控制效果。
以上所述，仅为本申请的各种实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应当以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种机器人参数标定方法，其特征在于，应用于固定安装有双目视觉装置的轮式机器人，所述方法包括：
获取所述轮式机器人在移动前的双目视觉坐标系相对于世界坐标系的第一坐标转换矩阵，以及所述轮式机器人在世界坐标系下移动时的实际轮子角速度向量和实际机器人速度向量，其中所述双目视觉坐标系与所述双目视觉装置对应，所述实际轮子角速度向量包括多个移动时刻各自对应的实时轮子角速度向量，所述实际机器人速度向量包括多个移动时刻各自对应的实时机器人速度向量，每个实时轮子角速度向量包括所述轮式机器人的多个轮子各自在对应移动时刻的轮子角速度向量；
根据所述轮式机器人的多个轮子各自的轮子类型，在所述轮式机器人的位姿相对于所述双目视觉坐标系固定的轮子移动建模坐标系下，构建各个轮子的与轮子角速度向量和整机速度向量相关的轮子运动约束关系，其中所述整机速度向量由所述轮式机器人在世界坐标系内的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下得到；
根据所述第一坐标转换矩阵及所述轮式机器人的多个轮子各自的轮子运动约束关系，构建涉及轮子移动建模坐标系相对于双目视觉坐标系的第二坐标转换矩阵的待标定机器人参数矩阵，其中所述待标定机器人参数矩阵用于描述轮子角速度向量和世界坐标系下的机器人速度向量之间的映射关系；
基于所述实际轮子角速度向量、所述实际机器人速度向量及所述待标定机器人参数矩阵构建对应的目标函数，并以最小化所述目标函数为优化目的，对所述待标定机器人参数矩阵进行参数优化标定，得到所述轮式机器人当前匹配的目标机器人参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述轮式机器人的轮子类型为有旋转驱动的固定式标准轮的轮子，该轮子的轮子运动约束关系包括与固定式标准轮对应的滚动约束关系及滑动约束关系；
针对所述轮式机器人的轮子类型为无旋转驱动的固定式标准轮的轮子，该轮子的轮子运动约束关系为与固定式标准轮对应的滚动约束关系；
其中，与固定式标准轮对应的滚动约束关系采用如下式子进行表达：
；
与固定式标准轮对应的滑动约束关系采用如下式子进行表达：
；
其中，用于表示对应固定式标准轮的旋转中心轴在所述轮子移动建模坐标系的与水平面对应的坐标系平面/>内的旋转中心投影位置和所述轮子移动建模坐标系的坐标系原点/>之间的距离，/>用于表示/>的延伸方向相对于坐标系平面/>的横坐标轴/>的偏转角度，/>用于表示对应固定式标准轮的轮体前进方向的垂直方向相对于/>的延伸方向的偏转角度，/>用于表示对应固定式标准轮的轮体半径，/>用于表示所述轮式机器人的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下的整机速度向量，/>用于表示对应固定式标准轮的轮子角速度向量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述轮式机器人的轮子类型为有旋转驱动的操纵式标准轮的轮子，该轮子的轮子运动约束关系包括与操纵式标准轮对应的滚动约束关系及滑动约束关系；
针对所述轮式机器人的轮子类型为无旋转驱动的操纵式标准轮的轮子，该轮子的轮子运动约束关系为与操纵式标准轮对应的滚动约束关系；
其中，与操纵式标准轮对应的滚动约束关系采用如下式子进行表达：
；
与操纵式标准轮对应的滑动约束关系采用如下式子进行表达：
；
其中，用于表示对应操纵式标准轮的旋转中心轴在所述轮子移动建模坐标系的与水平面对应的坐标系平面/>内的旋转中心投影位置和所述轮子移动建模坐标系的坐标系原点/>之间的距离，/>用于表示/>的延伸方向相对于坐标系平面/>的横坐标轴/>的偏转角度，/>用于表示对应操纵式标准轮的轮体前进方向的垂直方向在时刻相对于/>的延伸方向的偏转角度，/>用于表示对应操纵式标准轮的轮体半径，/>用于表示所述轮式机器人的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下的整机速度向量，/>用于表示对应操纵式标准轮的轮子角速度向量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述轮式机器人的轮子类型为小脚轮的轮子，该轮子的轮子运动约束关系为与小脚轮对应的滚动约束关系；
其中，与小脚轮对应的滚动约束关系采用如下式子进行表达：
；
其中，用于表示对应小脚轮的旋转中心轴在所述轮子移动建模坐标系的与水平面对应的坐标系平面/>内的旋转中心投影位置和所述轮子移动建模坐标系的坐标系原点/>之间的距离，/>用于表示/>的延伸方向相对于坐标系平面/>的横坐标轴/>的偏转角度，/>用于表示对应小脚轮的轮体前进方向的垂直方向在时刻/>相对于/>的延伸方向的偏转角度，/>用于表示对应小脚轮的轮体半径，/>用于表示所述轮式机器人的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下的整机速度向量，/>用于表示对应小脚轮的轮子角速度向量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述轮式机器人的轮子类型为麦克纳姆轮的轮子，该轮子的轮子运动约束关系为与麦克纳姆轮对应的滚动约束关系；
其中，与麦克纳姆轮对应的滚动约束关系采用如下式子进行表达：
；
其中，用于表示对应麦克纳姆轮的旋转中心轴在所述轮子移动建模坐标系的与水平面对应的坐标系平面/>内的旋转中心投影位置和所述轮子移动建模坐标系的坐标系原点/>之间的距离，/>用于表示/>的延伸方向相对于坐标系平面/>的横坐标轴的偏转角度，/>用于表示对应麦克纳姆轮的轮体前进方向的垂直方向相对于/>的延伸方向的偏转角度，/>用于表示对应麦克纳姆轮的轮体运动向量在坐标系平面/>内的运动向量分量相对于轮体前进方向的偏转角度，/>用于表示对应麦克纳姆轮的轮体半径，用于表示所述轮式机器人的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下的整机速度向量，/>用于表示对应麦克纳姆轮的轮子角速度向量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述轮式机器人的轮子类型为球形轮的轮子，该轮子的轮子运动约束关系包括与球形轮对应的滚动约束关系及滑动约束关系；
其中，与球形轮对应的滚动约束关系采用如下式子进行表达：
；
与球形轮对应的滑动约束关系采用如下式子进行表达：
；
其中，用于表示对应球形轮的旋转中心轴在所述轮子移动建模坐标系的与水平面对应的坐标系平面/>内的旋转中心投影位置和所述轮子移动建模坐标系的坐标系原点/>之间的距离，/>用于表示/>的延伸方向相对于坐标系平面/>的横坐标轴/>的偏转角度，/>用于表示对应球形轮的轮体前进方向的垂直方向相对于/>的延伸方向的偏转角度，/>用于表示对应球形轮的轮体半径，/>用于表示所述轮式机器人的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下的整机速度向量，/>用于表示对应球形轮的轮子角速度向量。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一坐标转换矩阵及所述轮式机器人的多个轮子各自的轮子运动约束关系，构建涉及轮子移动建模坐标系相对于双目视觉坐标系的第二坐标转换矩阵的待标定机器人参数矩阵的步骤，包括：
针对所述轮式机器人的每个轮子，从该轮子的轮子运动约束关系包括的滚动约束关系中提取整机速度向量的第一关系系数矩阵和轮子角速度向量的目标关系系数；
将所述轮式机器人的所有轮子各自的第一关系系数矩阵进行纵向矩阵合并，得到对应的第一目标矩阵，并将所述轮式机器人的所有轮子各自的目标关系系数进行纵向矩阵构建，得到对应的第二目标矩阵；
针对所述轮式机器人的对应轮子运动约束关系存在滑动约束关系的所有轮子，提取所述所有轮子各自在滑动约束关系中的整机速度向量的第二关系系数矩阵，并将所述所有轮子各自的第二关系系数矩阵进行纵向矩阵合并，得到对应的第三目标矩阵；
对所述第一目标矩阵和所述第三目标矩阵进行纵向矩阵合并，得到对应的第一运动关系转换矩阵，并利用单位矩阵对所述第二目标矩阵进行对角矩阵构建，得到对应的第二运动关系转换矩阵；
基于所述第一坐标转换矩阵、所述第一运动关系转换矩阵、所述第二运动关系转换矩阵及所述第二坐标转换矩阵，计算得到所述待标定机器人参数矩阵；
其中，所述待标定机器人参数矩阵与所述第一坐标转换矩阵、所述第一运动关系转换矩阵、所述第二运动关系转换矩阵和所述第二坐标转换矩阵之间的运算关系采用如下式子进行表达：
；
其中，用于表示所述待标定机器人参数矩阵，/>用于表示双目视觉坐标系相对于世界坐标系的第一坐标转换矩阵，/>用于表示轮子移动建模坐标系相对于双目视觉坐标系的第二坐标转换矩阵，/>用于表示所述第一运动关系转换矩阵，/>用于表示所述第二运动关系转换矩阵。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述目标函数采用如下式子进行表示：
；
其中，用于表示所述目标函数，/>用于表示所述实际机器人速度向量，/>用于表示所述实际轮子角速度向量，/>用于表示所述待标定机器人参数矩阵，/>用于表示求解对应向量的模平方值。
9.一种机器人参数标定装置，其特征在于，应用于固定安装有双目视觉装置的轮式机器人，所述装置包括：
运动状况获取模块，用于获取所述轮式机器人在移动前的双目视觉坐标系相对于世界坐标系的第一坐标转换矩阵，以及所述轮式机器人在世界坐标系下移动时的实际轮子角速度向量和实际机器人速度向量，其中所述双目视觉坐标系与所述双目视觉装置对应，所述实际轮子角速度向量包括多个移动时刻各自对应的实时轮子角速度向量，所述实际机器人速度向量包括多个移动时刻各自对应的实时机器人速度向量，每个实时轮子角速度向量包括所述轮式机器人的多个轮子各自在对应移动时刻的轮子角速度向量；
约束关系构建模块，用于根据所述轮式机器人的多个轮子各自的轮子类型，在所述轮式机器人的位姿相对于所述双目视觉坐标系固定的轮子移动建模坐标系下，构建各个轮子的与轮子角速度向量和整机速度向量相关的轮子运动约束关系，其中所述整机速度向量由所述轮式机器人在世界坐标系内的机器人速度向量转换到所述轮子移动建模坐标系下得到；
参数矩阵构建模块，用于根据所述第一坐标转换矩阵及所述轮式机器人的多个轮子各自的轮子运动约束关系，构建涉及轮子移动建模坐标系相对于双目视觉坐标系的第二坐标转换矩阵的待标定机器人参数矩阵，其中所述待标定机器人参数矩阵用于描述轮子角速度向量和世界坐标系下的机器人速度向量之间的映射关系；
参数优化标定模块，用于基于所述实际轮子角速度向量、所述实际机器人速度向量及所述待标定机器人参数矩阵构建对应的目标函数，并以最小化所述目标函数为优化目的，对所述待标定机器人参数矩阵进行参数优化标定，得到所述轮式机器人当前匹配的目标机器人参数。
10.一种轮式机器人，其特征在于，包括处理器、存储器、双目视觉装置及多个轮子，其中所述双目视觉装置用于实现摄像功能，所述多个轮子用于实现机器人移动功能；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器可执行所述计算机程序，以实现权利要求1-8中任意一项所述的机器人参数标定方法。
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