(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 202211087293.2 (22)申请日 2022.09.07 (71)申请人 华南理工大 学 地址 510641 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 吴凯　冯少雄　陈琦　皮宇帆　 (74)专利代理 机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 4 4205 专利代理师 郑宏谋 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 远程机器人的超声探头的标定方法、 系统、 装置及介质 (57)摘要 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。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115488884 A 2022.12.20 CN 115488884 A 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 。 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°。 3.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。 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。 5.根据权利要求4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： 6.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取平均权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115488884 A 2数， 作为最终的标定结果。 7.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。 8.一种远程机器人的超声探 头的标定系统， 其特 征在于， 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 。 9.一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1‑7任一项所述方法。 10.一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 ‑7任一项所述方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115488884 A 3