基于二维码修正机器人系统的位姿估计方法.pdf
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1、Microcomputer Applications Vol.39,No.8,2023文章编号:1 0 0 7-7 57 X(2 0 2 3)0 8-0 0 2 9-0 3基金项目基于二维码修正机器人系统的位姿估计方法微型电脑应用2 0 2 3年第39 卷第8 期周航博,史时喜(中铁第一勘察设计院集团有限公司,轨道交通工程信息化国家重点实验室,陕西,西安7 1 0 0 43摘要:为了解决机器人系统工具端定位精度不高的问题,提出一种基于二维码修正机器人系统的位姿估计方法。通过机器人系统获取的地面定位修正二维码图像信息,计算出机器人系统实际位置与机器人示教位置的转换矩阵,并利用转换矩阵生成新的工件
2、坐标系,按照新的工件坐标系移动机器人系统,到达修正后的目标位置。该方法使机器人工具端达到了高精度定位,修正了机器人系统的位姿偏差,精度可达到0.5mm。关键词:二维码;机器人系统;位姿估计;工具端定位中图分类号:U268.5(State Key Laboratory of Rail Transit Engineering Informatization,China Railway First Survey andAbstract:In order to solve the problem of low positioning accuracy on the tool end of the ro
3、bot system,a pose estimation meth-od based on the two-dimensional code correction of the robot system is proposed.The image information of the two-dimensionalcode is corrected through the ground positioning obtained by the robot system,the conversion matrix between the actual posi-tion of the robot
4、system and the robot teaching position is calculated,and the conversion matrix is used to generate a new work-piece coordinate system,The robot moves to the corrected target position,This method enables the tool end of the robot sys-tem to achieve high-precision positioning,corrects the pose deviati
5、on of the robot system,and the accuracy can reach o.5 mm.Key words:two-dimensional code;robot system;pose estimation;tool end positioning景。现在比较流行的二维码主要有 QR Code 和Datama-0引言trixt-51。传统的机器人系统仅对机器人基座中心或者底座中心1.1QR Code 二维码进行定位修正,由于机器人系统的工作位置为机器人手臂的QRCode二维码是一种矩阵式二维码,其具有超高速、末端工具,而末端工具与机器人系统的底座中心间有很长的全方位、
6、能够有效地表示汉字等优点。超高速识读特点是水平距离,所以在底座中心会有一个角度很小的偏差。例如QRCode二维码区别于四一七条码、Datamatrix等二维码的偏0.2 会导致机器人手臂的末端工具上出现水平移动量的主要特性。CCD二维条码识读设备每秒可识读30 个含有偏差(臂长1.8 m时约1 0 0 mm),使得机器人系统在工作区100个字符的QRCode二维码符号;而对于含有相同数据信域无法进行准确的定位,机器人手臂的所有操作将会失去精息的四一七二维码符号,每秒仅能识读3个符号;对于Data-度 1-3。鉴于此,本文提出基于二维码修正机器人系统的位matrix二维码符号,每秒仅能识读2 3
7、个符号。QRCode姿估计方法,用于提高机器人系统工具端的定位精度。二维码的超高速识读特性使其能够广泛应用于工业自动化生产线管理等领域 6。1二维码技术1.2Datamatrix二维码二维码因其信息容量大、编码范围广,已被广泛应用于Datamatrix二维码采用复杂的纠错码技术,具有储存量定位技术领域;二维码可以很好地存储绝对位置信息,且信大、保密性高、追踪性高、抗损性强、备援性大、成本便宜等特息获取简单易用,已广泛应用于智能物流、机器人巡检等场性,这些特性特别适用于表单、安全保密、追踪定位、资料备基金项目:陕西省重点研发计划项目(2 0 2 0 GY-182)作者简介:周航博(1 9 9 2
8、 一),男,硕士,工程师,研究方向为城市轨道交通检修基地设计;史时喜(1 9 8 3一),男,硕士,高级工程师,研究方向为城市轨道交通检修基地设计。文献标志码:APose Estimation Method for Correcting Robot SystemBased on Two-dimensional CodeZHOU Hangbo,SHI ShixiDesign Institute Group Co.,Ltd.,Xian 710043,China)29Microcomputer Applications Vol.39,No.8,2023援等方面 5。Datamatrix二维码的外观是
9、一个由许多小方格所组成的正方形或长方形符号,其数据的储存是以白色和黑色方格组成的排列组合,以二位元码方式来编码,如图1 所示。黑色代表“1”,白色代表“0”,再利用成串的浅色与深色方格来描述特殊的字元数据,这些字串再列成一个完整的矩阵式码,形成Datamatrix二维码,再以不同的印刷机印在不同材质表面上。Datamatrix二维码只需要2 0%的对比率就可以被读取,因此适用于条码容易受损的场所,例如印在暴露于高热、化学清洁剂、机械剥蚀等特殊环境的零件上 7。图1 Datamatrix二维码本次选用的二维码为DatamatrixECC200。D a t a m a t r i xECC200可
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