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喷涂机器人基于点云切片技术的Kinect坐标系变换求解

时间：2017-08-17 来源：机器人在线阅读：9425

4.2.3 Kinect坐标系到基坐标系的坐标变换求解

求解Kinect坐标系到基坐标系的变换问题的关键是如何找到对应点对。本文首先在A3纸上打印出一个矩形框，然后使用Kinect分别获取该矩形框在某一场景下的红外图和深度图，通过图像处理，对红外图进行角点检测，找到图像中矩形框的四个顶点，即得到四组像素坐标，再分别读取该四个像素点的深度值，就得到了Kinect空间坐标系下的四个点，然后控制机器人运动到矩形框四个顶点所在的空间位置，通过示教器读取每个点在基坐标系下的坐标，这样就得了Kinect坐标系和极坐标系下的四组对应点对，最后再通过点云配准算法，输入四组像素坐标和对应的世界坐标即可得到坐标变换参数。图4-_5是使用喷涂机器人视觉系统对矩形框进行角点检测的图像处理过程，表4-1是4个角点的像素坐标和在机器人空间中对应的三维坐标。

利用前面标定Kinect的红外深度摄像头得到的内参数矩阵可以将角点的像素坐标变换到Kinect空间坐标系中，从而得到Kinect坐标系和机器人基坐标系中4组对应点对，利用点云配准算法最后求解得到的齐次变换矩阵为:

4.2.4基于D-H参数法的机器人运动学分析

喷涂机器人运动学问题是己知关节变量来求解末端的位姿，本文以HR20-1700-C 10型工业喷涂机器人为实验平台，图4-6是其工作空间图，图4-7是根据D-H参数方法建立的坐标系，根据D-H原则确定D-H参数如表4-2所示。

在工业机器人的实际工作现场，控制机器人的运动位置和姿态的数据通常有两种形式，一种是己知关节角，通过运动学正解来求取机器人末端的位置和姿态;另一种就是直接给定机器人末端的位姿，其位置由X、Y、Z坐标给定，姿态以欧拉角

给定，而姿态的欧拉角表示有24种，因此在本文的自编程系统中，最后直接生成机器人可执行的程序以及喷涂路径点数据时，需要知道HR20-1700-C10这一型号的工业机器人使用的是哪种姿态的欧拉角表示，表4-3是通过机器人的示教器直接读取机器人末端在空间若干点处的位置和欧拉角以及对应的各个关节角，然后利用机器人的运动学方程通过Matlab的数值计算功能验证得到其采用的是Z-Y Z欧拉角坐标系法，其等效矩阵为: