单目相机-IMU-机械臂的空间联合标定方法
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TP242 TH113

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国家重点研发计划(2018YFEO205802)、国家自然科学基金(61903357,61821005,62022088)、辽宁省自然科学基金(2019-YQ-09,2020-MS-032)、辽宁省‘兴辽英才计划’(XLYC1902110)项目、辽宁省“一带一路”联合实验室或研究中心(2020JH2/10500002)项目、辽宁省教育厅科研(lnje202013)项目、中国博士后科学基金(2020M672600)、中央引导地方科技发展专项资金(2021JH6/10500114)项目资助


A space joint calibration method of monocular camera-IMU-manipulator
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    摘要:

    将单目相机和惯性测量单元(IMU)固定在机械臂末端,可以有效地协助机械臂进行运动估计和场景感知。单目相机、IMU和机械臂之间可靠、准确的标定是实现随动感知的前提。但是,传统的标定方法存在耦合误差大、标定一致性差和6自由度激励不充分的问题。为此,本文提出了一种新颖的单目相机-MU-机械臂的空间联合标定模型,该模型能够将旋转分量的误差和平移分量的误差完全解耦。此外,创新性地设计了一种螺旋式运动轨迹来标定感知模块,采用这种运动轨迹能够避免6自由度激励不充分和一致性差等问题。在实验环节,本研究搭建了单目相机-IMU-机械臂空间联合标定平台,计算得到三轴姿态角和平移分量的均方根误差分别小于0.7°和7mm,证明了所提标定方法的有效性。

    Abstract:

    Fixing the monocular camera and the inertial measurement unit (IMU) on the end of the robotic arm is an effective method torealize the motion estimation and scene perception. Reliable and aceurate calibration hetween monocular camera, IMU and robotie arm isthe prerequisite for realizing follow-up perception. However, traditional calibration method has the problems of large coupling error, poorcalibration consisteney and insufficient 6-DOF exeitation. Therefore,this paper proposes a novel monocular camera-IMU-mamipulatorspace joint ealibration method, which can completely decouple the errors of the rotation component and the translation component. At thesame time, this paper innovatively designs a spiral motion trajectory to ealibrate the perception module. Using such a calibrationtrajectory can avoid the problems of insufficient 6-DOF excitation and poor consisteney in traditional calibration methods. In theexperimental link, a monocular camera-IMU-manipulator space joint ealihration platform is built, and the mot mean square errors of yaw-pitch-roll rolation and x-y-z translation are ealeulated to be less than 0.7°and 7 mm, respectively, which proves the effeetiveness of thecalibration method proposed in this paper.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

王 鑫,李 伟,梁 烯,张华良,张吟龙.单目相机-IMU-机械臂的空间联合标定方法[J].仪器仪表学报,2021,(6):221-231

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  • 在线发布日期: 2023-06-28
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