LAIWR系統(tǒng)雙目立體視覺手眼標(biāo)定方法.pdf

1、目前示教再現(xiàn)弧焊機(jī)器人由于不具備自主獲取工件定位信息和焊縫空間位置信息的能力，因此研究模擬熟練焊工的觀察、分析和實(shí)施焊接操作行為，諸如基于視覺信息識(shí)別焊接環(huán)境、工件接頭形式與初始焊接位置、并將機(jī)器人導(dǎo)引到初始焊接位置，在焊接過程中直接實(shí)現(xiàn)基于視覺傳感的機(jī)器人焊縫跟蹤。這些關(guān)鍵技術(shù)的研究對(duì)提高機(jī)器人焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率以及提高焊接機(jī)器人的自主能力和智能化水平具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。焊接過程是一種較為復(fù)雜的工作環(huán)境，對(duì)視覺反饋要求比較高，所以

2、機(jī)器人完成模擬人類眼睛觀察、手操作功能的手眼協(xié)調(diào)系統(tǒng)一般采取把攝像機(jī)同工具一起固定安裝在機(jī)器人關(guān)節(jié)末端，這樣不存在視線遮擋問題，而且通過控制機(jī)器人位姿的改變帶動(dòng)攝像機(jī)的位姿大范圍的改變，可以觀察環(huán)境局部細(xì)節(jié)，識(shí)別多目標(biāo)及描述多目標(biāo)之間復(fù)雜的相對(duì)位置關(guān)系等。這種方式常常會(huì)使目標(biāo)超出攝像機(jī)視場(chǎng)，從而出現(xiàn)視覺盲區(qū)。更重要的是，這種方式使攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)與手臂運(yùn)動(dòng)有了耦合。這樣，再根據(jù)視覺反饋策略設(shè)計(jì)攝像機(jī)觀察控制可能會(huì)出現(xiàn)沖突，使機(jī)器人控制和任務(wù)規(guī)

3、劃難度大大增加。為消除視覺盲區(qū)的出現(xiàn)和消除耦合的現(xiàn)象，就要確定攝像機(jī)所在坐標(biāo)系與手爪所在坐標(biāo)系之間的關(guān)系。 上海交通大學(xué)焊接工程研究所焊接機(jī)器人智能化技術(shù)研究室在國(guó)產(chǎn)新松機(jī)器人RH6 機(jī)械本體基礎(chǔ)上，研制而成的一套局部自主智能焊接機(jī)器人（LAIWR）系統(tǒng)。本文針對(duì)這套系統(tǒng)上雙目視覺傳感器的標(biāo)定程問題進(jìn)行了研究，同時(shí)本文也是上海交通大學(xué)焊接技術(shù)研究所智能焊接機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室與ABB 中國(guó)研究中心的合作項(xiàng)目“基于視覺傳感的ABB 弧焊機(jī)

4、器人焊縫識(shí)別、跟蹤與成形自主控制技術(shù)研究”第一階段的重要組成部分。首先根據(jù)Zhang 提出的平面標(biāo)定法，以及雙目視覺傳感器標(biāo)定的原理。采用MATLAB 程序提取出標(biāo)定模板中特征點(diǎn)的圖像位置，獲取到了對(duì)應(yīng)的圖像坐標(biāo)，根據(jù)獲得的圖像坐標(biāo)計(jì)算出單個(gè)CCD 的內(nèi)參數(shù)以及相對(duì)圖像標(biāo)定平面的外參數(shù)。通過兩個(gè)CCD 分別與圖像標(biāo)定平面I的外部參數(shù)值，計(jì)算出雙目傳感器系統(tǒng)中兩個(gè)CCD 攝像機(jī)之間的相對(duì)位置關(guān)系。用MATLAB 編寫函數(shù)，與前面的程序相結(jié)

5、合，利用前面的程序獲取同一位置左右CCD 攝像機(jī)拍攝標(biāo)定物上特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，算出特征點(diǎn)在左攝像機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。詳細(xì)分析了對(duì)稱式雙目視覺傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)與測(cè)量誤差之間關(guān)系特征，歸結(jié)出了其一般設(shè)計(jì)方法，具有一定的指導(dǎo)意義。 根據(jù)新松機(jī)器人控制器只能提供T6 矩陣的特點(diǎn)，編寫程序完成T6 矩陣到適合手眼關(guān)系運(yùn)算的機(jī)器人齊次方程表達(dá)式的轉(zhuǎn)換。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的LAIWR 系統(tǒng)平臺(tái)，提出了一套適合新松機(jī)器人的手眼標(biāo)定算法。 最