(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221097189 9.6 (22)申请日 2022.08.13 (71)申请人 上海由格医疗技 术有限公司 地址 201321 上海市浦东 新区琥珀路215弄 4号2层 (72)发明人 吕磊　高丰伟　沈浩　周华明　 郑鹏营　侯培言　张永硕　张帅　 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 机械臂的全自动手眼标定系统、 方法、 计算 机设备及 介质 (57)摘要 本发明属于机器人技术领域， 公开了一种机 械臂的全自动手眼标定系统、 方法、 计算机设备 及介质， 包括用于检测标记物的空间位姿的相 机， 用于进行物品的抓取的机械臂， 相机通过拍 摄反光标记物获得标记物与相机之间的位姿关 系； 随动标记物固接在机械臂末端， 跟随机械臂 末端运动； 相对标记物与机械臂基座相对固定。 本发明在一般的手眼标定的基础之上， 增加了一 个相对标记物， 使得在标定过程中， 相机和机械 臂位姿关系可 以变动， 不会影响标定的结果， 可 以适应更加恶劣的环境； 本发明最后保存的标定 结果是相对标记物和机械臂基座之间的位姿关 系， 标定完成之后， 只要保证相对标记物和机械 臂基座之间的位姿关系不变， 就无 须重新标定 。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115284289 A 2022.11.04 CN 115284289 A 1.一种机械臂的全自动手眼标定方法， 其特征在于， 所述机械臂的全自动手眼标定方 法包括： 步骤一， 安装反光标记物： 安装随动标记物和相对标记物， 确保在标定过程中， 两个标 记物要在相机的视野范围内； 步骤二， 初始情况下， 调整相机到合适位置， 使得相对标记物处于相机的视野范围内， 控制机械臂运动， 使得随动标记物在相机视野范围的中心位置， 并记录该初始位姿 (baseMend)init； 步骤三， 生成随机位姿点： 根据机械臂的初始位姿(baseMend)init， 在一定范围内生成以初 始位姿为 参照的机 械臂随机位姿点baseMend； 步骤四， 相似性判断； 步骤五， 逆解判断： 判断机械臂在该随机位姿点处是否存在逆解， 如果存在逆解， 则控 制机械臂 运动到该随机位姿点处； 如果不存在， 则舍弃该随机位姿点， 重新返回步骤三并往 下执行； 步骤六， 通过相机判断是否识别到两个标记物， 如果两个标记物都识别到， 则记录数 据； 步骤七， 判断记录数据的组数， 如果记录的组数count没有达到设定的组数count_max， 则返回步骤三并往下 执行； 如果组数达 到设定的组数， 则数据采集完成； 步骤八， 标定， 当数据采集完成之后， 将采 集的若干组数据referenc eMfollow和baseMend代入到 Tsai算法中， 计 算出标定结果baseMreference， 其中baseMreference表示相对标记物和机械臂基 座之 间的位姿关系； 步骤九， 保存标定结果。 2.如权利要求1所述的机械臂的全自动手眼标定方法， 其特征在于， 步骤三中的随机位 姿要求位置和初始点位置保持一致， 随机位姿的姿态沿着初始点机械臂末端坐标系的XYZ 轴分别旋转随机的角度， 角度范围控制在[theta_mi n， theta_max]之间。 3.如权利要求2所述的机械臂的全自动手眼标定方法， 其特征在于， 每次生成位姿点 后， 记录生 成的次数， 最大次数为n_max， 若生 成次数超 过n_max， 则判断标定失败， 退出标定 流程。 4.如权利要求1所述的机械臂的全自动手眼标定方法， 其特征在于， 所述步骤四的相似 性判断包括： a： 判断随机位姿baseMend和已经记录的各个机械臂位姿baseMend， i之间的旋转角度的最小 值 是否大于设定的裕度值Φ； b： 随机位姿baseMend和已经记录的机械臂位姿中的任 一位姿baseMend， i间的旋转轴记为Ki， 和位姿baseMend， j间的旋转轴记为Kj， 判断Ki和Kj之间的旋转角度P(i， j)的最小值是否大于 设定的裕度值P_set。 5.如权利要求4所述的机械臂的全自动手 眼标定方法， 其特征在于， 如果a、 b中有一个 小于设定裕度值， 则说明该位姿和已记录位姿相似度较高， 舍弃该位姿点， 重新执行步骤 三； 如果均大于该裕度值， 说明该位姿和已记录位姿相似度较低， 则满足要求， 往下继续执 行。 6.如权利要求1所述的机械臂的全自动手眼标定方法， 其特征在于， 所述步骤六中的记权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115284289 A 2录数据过程包括： (1)随动标记物和相对 标记物之间的位姿矩阵referenceMfollow； (2)机械臂末 端相对于 机械臂基座的位姿矩阵baseMend； 如果没有识别到 两组标记 物的任一组， 则重新 开始步骤三并往下 执行； 所述步骤八中， 标定结果referenceMfollow由下式计算： referenceMfollow＝cameraMreference‑1·cameraMfollow 相机和机 械臂基座之间位姿baseMcamera可以通过 下式获得： baseMcamera＝baseMreference·cameraMreference‑1 其中cameraMreference为相对标记 物相对于相机的位姿矩阵。 7.一种计算机设备， 其特征在于， 所述计算机设备包括存储器和处理器， 所述存储器存 储有计算机程序， 所述计算机程序被所述处理器执行时， 使得所述处理器执行权利要求 1～ 6任意一项所述机 械臂的全自动手眼标定方法。 8.一种计算机可读存储介质， 存储有计算机程序， 所述计算机程序被处理器执行时， 使 得所述处理器执行权利要求1～6任意 一项所述机 械臂的全自动手眼标定方法。 9.一种用于实施权利要求1～6任意一项所述的机械臂的全自动手眼标定方法的机械 臂的全自动手眼标定系统， 其特 征在于， 所述机 械臂的全自动手眼标定系统包括： 相机， 用于检测标记 物的空间位姿； 机械臂， 用于进行物品的抓取； 反光标记物， 包括随动标记物和相对标记物， 相机通过拍摄标记物获得标记物与相机 之间的位姿关系。 10.如权利要求9所述的机械臂的全自动手眼标定系统， 其特征在于， 所述随动标记物 固接在机 械臂末端， 跟随机 械臂末端运动； 所述相对标记 物与机械臂基座相对固定 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115284289 A 3