基于合作靶标的在轨手眼标定.pdfVIP

学兔兔 第 35卷 第 5期 仪 器 仪 表 学 报 Vo1．35No．5 2014年 5月 ChineseJournalofScientificInstrument Mav．2014 基于合作靶标的在轨手眼标定 温卓漫 ，王延杰 ，邸 男 ，金明河 (1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 长春 130033；2．中国科学院大学 北京 100049； 3．哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室 哈尔滨 150080) 摘 要：针对空间站机械臂的在轨手眼标定问题，提出了一种利用合作靶标位姿求解手眼关系的方法。机械臂执行2次小幅 度运动，让安装在机械臂末端的摄像机在3个不同的位置拍摄合作靶标图像 ；提取每幅图像中3个特征点的图像像素坐标，结 合预标定的摄像机内部参数求解出与其对应的图像物理坐标 ；接着用 P3P算法求取每幅图对应的摄像机外部参数；再根据摄 像机外部参数和机械臂的2次运动参量，用矩阵重排的方法求解手眼转换矩阵。采用六 自由度转台对此方法进行了验证 ，实验 结果表明手眼标定误差小于0．05mm，满足机械臂系统精度要求。该方法同时完成了单 目位姿测量和手眼标定，操作步骤简 单、计算量小、精度高。 关键词：机器人视觉；机器人标定 ；P3P；位姿测量 中图分类号：TP242．6 文献标识码：A 国家标准学科分类代码 ：510．8050 On-o·rbithand-eyecalibrationusingcooperativetarget WenZhuoman ，WangYanjie，DiNan，JinMinghe (．ChangchunInstituteofOptcis，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China； 2．Univemi~ofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China；3．StateKeyLaboratory ofRoboticsand System，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150080，China) Abstract：Aimingattheon—orbithand-eyecalibrationproblem ofspacerobotarln，anewmethodforsolvingthepositionandorientation ofthewrist—mountedcamerawithrespecttotherobotwristisproposedusingcooperativetarget．Thecameramountingpositioncanbe ofundbyperformingtheofUowingprocedures．Firstly，therobotamr ismovedtwiceinsmallstepandthewrist—mountedcameraisused totakethepicturesofthecooperativetragetinthreedifferentpositions．Secondly，thepixelcoordinatesofthreefeaturepointsontheCO— operativetargetraeextractedineachimageandthenhtepre-c·alibratedintrinsiccameraparametersareusedtocalculatetheircorrespond-- ingphysical imagecoordinates．Thirdly，hteP3Palgorithm isusedtosolvetheextrinsiccameraparametersofreachimage．Lastly，con