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龙图腾网获悉中国科学技术大学申请的专利一种基于三维球校准器的六轴工业机器人手眼标定方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120572539B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511024519.8，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权一种基于三维球校准器的六轴工业机器人手眼标定方法是由周增祥;吴岩;陈容枫;赵维;盛鹏成;王应富;胡红专;王建平;刘志刚;褚家如设计研发完成，并于2025-07-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于三维球校准器的六轴工业机器人手眼标定方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于三维球校准器的六轴工业机器人手眼标定方法，属于六轴工业机器人视觉技术领域。三维球校准器包括底板、11个标准球和11个标准杆，底板上设有平面坐标系，11个标准球分别通过11个标准杆按所述投影位置坐标和高度直立设于底板12上，形成空间分布。本发明的标定方法用于确定六轴工业机器人末端执行器和相机之间的位姿关系，将视觉系统识别的位置坐标转换成六轴工业机器人基坐标系中的坐标，以此确保六轴工业机器人能够依据视觉系统识别的信息准确地抓取目标物体。本发明从两个方面提高了手眼标定的准确度：一是通过三维球校准器能够准确地获取相机姿态，为之后准确操作奠定了基础；二是通过手眼方程AX＝XB求解，进一步提高标定精度。

本发明授权一种基于三维球校准器的六轴工业机器人手眼标定方法在权利要求书中公布了：1.一种基于三维球校准器的六轴工业机器人手眼标定方法，手眼标定平台包括六轴工业机器人14、三维球校准器15、双目深度相机16和上位计算机；双目深度相机16固定设于六轴工业机器人14的末端执行器处；三维球校准器15位于六轴工业机器人14正前方0.5米处；包括底板12、11个标准球和11个标准杆13； 所述底板12为矩形板，由相邻的长边和宽边构成平面坐标系，原点为相邻长边与宽边的交点，长边设为x轴，宽边设为y轴； 所述11个标准球分别为第一标准球1、第二标准球2、第三标准球3、第四标准球4、第五标准球5、第六标准球6、第七标准球7、第八标准球8、第九标准球9、第十标准球10和第十一标准球11； 第一标准球1至第十一标准球11的每个球心在所述平面坐标系中的投影位置坐标的分别为355,51、198,205、291,241、567,242、277,384、152,403、476,422、570,456、80,549、321,550、570,550；投影位置坐标括号中第一个数字为位置坐标点与y轴的距离，第二个数字为位置坐标点与x轴的距离，单位均为毫米； 第一标准球1至第十一标准球11的每个球心距离底板12高度分别为50mm，140mm，192mm，194mm，136mm，73mm，355mm，344mm，81mm，190mm，359mm； 所述标准球的直径为50mm，所述11个标准球分别通过11个标准杆13按所述投影位置坐标和高度直立设于底板12上，形成空间分布； 所述底板12的长度为650mm，宽度为630mm；所述标准杆13的杆径为15mm； 任意两个标准球的球心在底板12平面上的投影距离为大于200mm、小于550mm；11个标准球球心的三维坐标集的矩阵条件数newCond小于10000； 其特征在于，标定操作步骤如下： 1、获取用于构建手眼标定方程的数据 手眼标定方程如下： 1 式1中，A为六轴工业机器人14末端执行器从位置i到位置i+1的A变换矩阵，B为双目深度相机16从位置i到i+1的B变换矩阵，X为待求解的从双目深度相机16到六轴工业机器人14末端执行器的X变换矩阵； 通过三维球校准器15获取六轴工业机器人14末端执行器的A变换矩阵和双目深度相机16的B变换矩阵，即得到用于构建手眼标定方程的30对A变换矩阵和B变换矩阵的数据； 2、获取手眼标定方程的初始解 获取X变换矩阵旋转分量的初始解，即使用向量化运算和克罗内克积将非线性的手眼标定方程中的旋转分量方程转化为线性方程，求解所述线性方程得到X变换矩阵旋转分量的初始解； 获取X变换矩阵平移分量的初始解，即基于X变换矩阵旋转分量的初始解，对手眼标定方程中的平移分量方程使用最小二乘法求解，得到X变换矩阵平移分量的初始解； 所述旋转分量的初始解为： 2 式2中，为矩阵最小奇异值对应的右奇异向量， 即将恢复成3×3的矩阵，矩阵中为第i个A变换矩阵的旋转分量，为第i个B变换矩阵的旋转分量，I为单位矩阵，为克罗内克积； 所述平移分量的初始解如下； 3 式3中，为第i个A变换矩阵的旋转分量，为第i个A变换矩阵的平移分量，为第i个B变换矩阵的平移分量，为X变换矩阵旋转分量的初始解，I为单位矩阵，所述第i个A变换矩阵的数据由步骤1所得； 3、求解手眼标定方程 3.1获取优化目标函数，所述优化目标函数为在X变换矩阵的正交性约束条件下最小化旋转误差和平移误差的函数； 所述旋转误差为， 所述平移误差为， 所述X变换矩阵的正交性约束为， 所述优化目标函数如下： 4 式4中，为A变换矩阵的平移分量，为B变换矩阵的平移分量，为X变换矩阵的旋转分量，为A变换矩阵的旋转分量，为B变换矩阵的旋转分量，为X变换矩阵的旋转分量，I为单位矩阵； 3.2获取同步优化函数，即使用四元数提高优化目标函数的收敛性，得到四元数旋转误差、四元数平移误差和辅助矩阵M、N、C、D、E；通过归一化参数平衡四元数旋转误差和四元数平移误差的数量级； 所述四元数旋转误差为， 所述四元数平移误差为， 所述同步优化函数如下： 5 式5中，和为归一化参数，为X变换矩阵中的旋转分量对应的四元数，为X变换矩阵的平移分量，矩阵M、N、C、D、E为使用四元数提高优化目标函数的收敛性的辅助矩阵，vec为向量化运算， 表示为， 表示为； 3.3使用拉格朗日乘子法获取同步优化函数的增量解 使用拉格朗日乘子法处理式5构造拉格朗日函数；使用微分法求解拉格朗日函数，最终得到同步优化函数的增量解； 所述拉格朗日函数如下： 6 式6中，为拉格朗日乘子，其余各个变量与式5所对应的变量含义相同； 所述增量解如式7所示： 7 式7中， 8 9 式8和式9中变量Q表示为 10 其余各个变量与式5和式6中所对应的变量含义相同；式10中各个变量与式5中所对应的变量含义相同；根据式7、式8、式9和式10计算即可得到同步优化函数的增量解； 3.4使用所述增量解，通过迭代算法优化手眼标定方程的初始解，得到从双目深度相机16到六轴工业机器人14末端执行器的X变换矩阵的封闭解； 当X变换矩阵的封闭解满足如下四个条件时： a旋转误差小于0.15°； b平移误差小于2.5mm； c重建误差小于5.6mm； d重投影均方根误差小于1个像素； 则该X变换矩阵的封闭解符合标定要求；当X变换矩阵的封闭解不满足所述任意条件之一，则该X变换矩阵的封闭解不符合标定要求。

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