(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 202210489253.4 (22)申请日 2022.04.29 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430000 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 唐小琦　刘永兴　宋宝　周向东　 刘洋　卢慧锋　王小柏　张翔　 李君　高天赐　 (74)专利代理 机构 武汉蓝宝石专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 42242 专利代理师 范三霞 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于关节零位误差的粒子群手眼标定 方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种基于关节零位误差的粒子 群手眼标定方法， 包括： 基于DH参数法构建手眼 系统， 并根据其确定标定板坐标系到机器人基座 坐标系的转换矩阵， 以及机器人末端与机器人基 座坐标系的转换矩阵； 利用关节 零位误差耦合项 分别对所述标定板坐标系到机器人基座坐标系 的转换矩阵、 机器人末端与机器人基座坐标系的 转换矩阵进行优化， 得到手眼系统待辨识的标定 参数的目标函数； 利用粒子群优化算法求解目标 函数的最优解， 并将其作为标定参数。 本发明对 手眼标定中末端坐标误差的影 响， 将关节零位误 差引入手眼标定过程， 根据坐标转换方程建立优 化方程， 使用粒子群方法实现参数寻优， 从而提 高了手眼标定的精度。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 114700953 A 2022.07.05 CN 114700953 A 1.一种基于关节零 位误差的粒子群 手眼标定方法， 其特 征在于， 包括： 基于DH参数法构建手眼系统， 并根据其确定标定板坐标系到机器人基座坐标系的转换 矩阵， 以及机器人末端与机器人基座 坐标系的转换矩阵； 利用关节零位误差耦合项分别对所述标定板坐标系到机器人基座坐标系的转换矩阵、 机器人末端与机器人基座坐标系的转换矩阵进 行优化， 得到手眼系统待辨识的标定参数的 目标函数； 利用粒子群优化 算法求解目标函数的最优解， 并将其作为标定参数。 2.根据权利要求1所述的基于关节零位误差的粒子群手眼标定方法， 其特征在于， 所述 利用关节零位误差耦合项分别对所述标定板坐标系到机器人基座坐标系的转换矩阵、 机器 人末端与机器人基座 坐标系的转换矩阵进行优化包括： 将机器人末端与机器人基座坐标系的转换矩阵， 代入到标定板坐标系到机器人基座坐 标系的转换矩阵中； 将代入后的标定板坐标系到机器人基座坐标系的转换矩阵中， 引入世界坐标系到机器 人基座坐标系的转换矩阵； 基于关节零位误差， 将机器人末端与机器人基座坐标系的转换矩阵中多个耦合项分别 合并到世界坐标系到机器人基座坐标系的转换矩阵和标定板坐标系到机器人基座坐标系 的转换矩阵。 3.根据权利要求2所述的基于关节零位误差的粒子群手眼标定方法， 其特征在于， 所述 基于关节零位误差， 将机器人末端与机器人基座坐标系的转换矩阵中多个耦合项分别合并 到世界坐标系到机器人基座坐标系的转换矩阵和标定板坐标系到机器人基座坐标系的转 换矩阵中包括： 将机器人末端与机器人基座坐标系的转换矩阵中的首项和尾项， 分别与世界坐标系到 机器人基座 坐标系的转换矩阵和标定 板坐标系到 机器人基座 坐标系的转换矩阵合并。 4.根据权利要求1所述的基于关节零位误差的粒子群手眼标定方法， 其特征在于， 所述 目标函数表示 为： 其中， faim表示目标函数， m表示所有数据的数量， Rj和Tj分别表示第j组数据末端标定板 估计位置 中的旋转和平移分量矩阵， 和 表示所有组数据中旋转和平移分量矩阵的 均值， | |表示绝对值符号， k1,k2分别表示旋转和平 移的加权系数。 5.根据权利要求4所述的基于关节零位误差的粒子群手眼标定方法， 其特征在于， k1、 k2 均取值为1。 6.根据权利要求1至5任一项所述的基于关节零位误差的粒子群手眼标定方法， 其特征 在于， 所述基于DH参数法构建手眼系统， 并根据其确定标定板坐标系到机器人基座坐标系 的转换矩阵， 以及机器人末端与机器人基座 坐标系的转换矩阵包括： 将相机安装在机 械臂的末端， 构建手眼系统模型； 根据手眼系统模型确定标定 板坐标系到 机器人基座 坐标系的转换矩阵； 根据DH参数确定 机器人末端与机器人基座 坐标系的转换矩阵。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114700953 A 27.一种基于关节零 位误差的粒子群 手眼标定系统， 包括： 确定模块， 用于基于DH参数法构建手 眼系统， 并根据其确定标定板坐标系到机器人基 座坐标系的转换矩阵， 以及机器人末端与机器人基座 坐标系的转换矩阵； 耦合模块， 用于利用关节零位误差耦合项分别对所述标定板坐标系到机器人基座坐标 系的转换矩阵、 机器人末端与机器人基座坐标系的转换矩阵进行优化， 得到手眼系统待辨 识的标定参数的目标函数； 求解模块， 用于利用粒子群优化 算法求解目标函数的最优解， 并将其作为标定参数。 8.根据权利要求7所述的基于关节零位误差的粒子群手眼标定系统， 其特征在于， 所述 耦合模块包括： 代入单元， 用于将机器人末端与机器人基座坐标系的转换矩阵， 代入到标定板坐标系 到机器人基座 坐标系的转换矩阵中； 引入单元， 用于将代入后的标定板坐标系到机器人基座坐标系的转换矩阵中， 引入世 界坐标系到 机器人基座 坐标系的转换矩阵； 耦合单元， 用于基于关节零位误差， 将机器人末端与机器人基座坐标系的转换矩阵中 多个耦合项分别合并到世界坐标系到机器人基座坐标系的转换矩阵和标定板坐标系到机 器人基座 坐标系的转换矩阵。 9.一种电子设备， 包括： 一个或多个处理器； 存储装置， 用于存储一个或多个程序， 当所 述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行， 使得所述一个或多个处理器实现如权利 要求1至6任一项所述的基于关节零 位误差的粒子群 手眼标定方法。 10.一种计算机可读介质， 其上存储有计算机程序， 其中， 所述计算机程序被处理器执 行时实现如权利要求1至 6任一项所述的基于关节零 位误差的粒子群 手眼标定方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114700953 A 3