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CN111192301B - 地板安装方法和装置、机器人及存储介质 - Google Patents

地板安装方法和装置、机器人及存储介质 Download PDF

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CN111192301B
CN111192301B CN201911415161.6A CN201911415161A CN111192301B CN 111192301 B CN111192301 B CN 111192301B CN 201911415161 A CN201911415161 A CN 201911415161A CN 111192301 B CN111192301 B CN 111192301B
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world coordinate
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廖建国
毛淑艺
郑小林
李江
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Guangdong Bozhilin Robot Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种地板安装方法，包括：在预设场景中铺贴一块料板作为参考料板，再对所述机器人进行示教，在示教过程中获取机器人基于参考料板铺设第一料板时的第一示教点和第二示教点以及机械臂的旋转中心的坐标。在之后每次的铺贴过程中，通过拍照得到第一特征点和第二特征点；根据第一示教点和第二示教点、第一特征点和第二特征点计算得到所述机械臂需要旋转的角度偏差；根据所述第一示教点和第一特征点计算得到铺贴所述待铺贴板的位移偏差，再控制所述机械臂根据所述角度偏差和位移偏差使下一待铺贴料板与所述参考料板对齐。本发明还提供利用一种地板安装装置、机器人及存储介质，可以自动控制机器人根据参考料板安装所述待铺贴料板。

Description

地板安装方法和装置、机器人及存储介质
技术领域
本发明涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种地板安装方法和装置、机器人及存储介质。
背景技术
目前地板安装一般通过工人手动安装。安装过程中无法保证待铺贴料板与参考料板之间安装的精度，并且整个安装过程费时费力。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种地板安装方法和装置、机器人及存储介质，可以自动控制机器人根据参考料板安装所述待铺贴料板。
分别建立第一相机的像素坐标系和第二相机的像素坐标系与机械臂的世界坐标系之间的映射关系；
基于参考料板获取第一示教点的像素坐标和第二示教点的像素坐标；
获取所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标；
控制所述机械臂抓取并搬运待铺贴料板至铺贴位；
控制机器人旋转预设角度后，控制所述第一相机采集第一视野下的第一图像，及控制所述第二相机采集第二视野下的第二图像；
根据所述第一图像得到第一特征点的像素坐标，及根据所述第二图像得到第二特征点的像素坐标；
根据所述第一示教点的像素坐标、第二示教点的像素坐标、第一特征点的像素坐标和第二特征点的像素坐标计算所述机械臂需要旋转的角度偏差；
根据所述映射关系将所述第一示教点和所述第一特征点的像素坐标分别转换为第一世界坐标和第二世界坐标；
基于所述第一世界坐标、第二世界坐标、所述预设角度和所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标计算所述机械臂旋转到特征位置的第三世界坐标；
基于所述第三世界坐标和第二世界坐标之间的差值得到铺贴所述待铺贴板的位移偏差；
控制所述机械臂根据所述位移偏差和角度偏差使待铺贴料板与参考料板对齐。
优选地，所述基于参考料板获取第一示教点的像素坐标和第二示教点的像素坐标包括：
启动所述第一相机得到第一视野，及启动所述第二相机得到第二视野；
控制所述机器人上安装的激光器发射激光照射所述第一视野和第二视野中的所述参考料板；
控制所述第一相机采集第一视野下的第三图像，及控制所述第二相机采集第二视野下的第四图像；
根据所述第三图像得到第一示教点的像素坐标，及根据所述第四图像得到第二示教点的像素坐标。
优选地，所述获取机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标包括：
控制所述机械臂抓取一块待铺贴料板至预设位置，其中所述待铺贴料板表面贴有圆形标签物；
控制所述第一相机拍照得到图像；
提取所述图像中所述圆形标签物的中心点的像素坐标；
根据所述映射关系将所述像素坐标转换为世界坐标(rx0，ry0)；
控制所述机械臂旋转角度后，再次控制所述第一相机拍照得到图像；
提取再次拍照得到的图像中所述圆形标签物的中心点的像素坐标；
根据所述映射关系将所述像素坐标转换为世界坐标(rx1，ry1)；
根据世界坐标(rx0，ry0)、世界坐标(rx1，ry1)和角度计算得到所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标(fx0，fy0)，其中：
Figure BDA0002350993830000031
优选地，在控制所述第一相机采集第一图像，并控制所述第二相机采集第二图像前，所述方法还包括：
控制所述机器人上安装的激光器发射激光照射所述第一视野和第二视野中的所述参考料板。
优选地，所述方法还包括：
控制所述激光器发射两束激光照射所述第一视野下的参考料板的长料板，使所述两束激光的投影与所述长料板的长边相交形成第一交点和第二交点；
控制所述激光器发射另外两束激光照射所述第一视野下的参考料板的短料板，使所述另外两束激光的投影与所述短料板的短边相交形成第三交点和第四交点，其中，所述第一交点和第二交点形成的直线与所述第三交点和第四交点形成的直线的交点为所述第一特征点；
控制所述激光器发射一束激光照射所述第二视野下的参考料板的长料板，使所述一束激光的投影与所述长料板的长边形成一个交点，所述交点为所述第二特征点。
优选地，通过以下公式计算所述角度偏差：
dR＝arctan((x4-x3)/(y4-y3))-arctan((x1-x2)/(y1-y2))
其中，dR为所述角度偏差，(x1，y1)为所述第一示教点的像素坐标，(x2，y2)为所述第二示教点的像素坐标，(x3，y3)为所述第一特征点的像素坐标，(x4，y4)为所述第二特征点的像素坐标。
优选地，所述分别建立第一相机的像素坐标系和第二相机的像素坐标系与机械臂的世界坐标系之间的映射关系包括：
计算第一相机的像素坐标系到所述世界坐标系的第一变换矩阵；
计算第一相机的像素坐标系到第二相机的像素坐标系的第二变换矩阵；
根据所述第一变换矩阵和所述第二变换矩阵计算出第二相机的像素坐标系到所述世界坐标系的第三变换矩阵。
优选地，根据所述映射关系将所述第一示教点和所述第一特征点的像素坐标分别转换为第一世界坐标和第二世界坐标包括：
通过第一变换矩阵将所述第一示教点的像素坐标转换为第一世界坐标(px0，py0)；
通过所述第一变换矩阵将所述第一特征点的像素坐标转换为第二世界坐标(px2，py2)。
优选地，通过以下公式计算所述第三世界坐标：
Figure BDA0002350993830000041
其中，所述第一世界坐标为(px0，py0)，第二世界坐标为(px2，py2)，所述预设角度为θ，所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标为(fx0，fy0)。
本申请的第二方面提供一种地板安装装置，所述装置包括：
建立模块，用于分别建立第一相机的像素坐标系和第二相机的像素坐标系与机械臂的世界坐标系之间的映射关系；
获取模块，用于基于参考料板获取第一示教点的像素坐标和第二示教点的像素坐标；
所述获取模块，还用于获取所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标；
控制模块，用于控制所述机械臂抓取并搬运待铺贴料板至铺贴位；
所述控制模块，还用于控制机器人旋转预设角度后，控制所述第一相机采集第一视野下的第一图像，及控制所述第二相机采集第二视野下的第二图像；
处理模块，用于根据所述第一图像得到第一特征点的像素坐标，及根据所述第二图像得到第二特征点的像素坐标；
计算模块，用于根据所述第一示教点的像素坐标、第二示教点的像素坐标、第一特征点的像素坐标和第二特征点的像素坐标计算所述机械臂需要旋转的角度偏差；
转换模块，用于根据所述映射关系将所述第一示教点和所述第一特征点的像素坐标分别转换为第一世界坐标和第二世界坐标；
所述处理模块，还用于基于所述第一世界坐标、第二世界坐标、所述预设角度和所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标计算所述机械臂旋转到特征位置的第三世界坐标；
所述处理模块，还用于基于所述第三世界坐标和第二世界坐标之间的差值得到铺贴所述待铺贴板的位移偏差；
所述控制模块，还用于控制所述机械臂根据所述位移偏差和角度偏差使待铺贴料板与参考料板对齐。
本申请的第三方面提供一种机器人，所述机器人包括：
相机，用于拍摄料板和料板铺设环境的图像；
机械臂，用于移动待铺贴料板至铺贴位，并使所述待铺贴料板与参考料板对齐；
控制器，所述控制器中存储有多个程序模块，所述多个程序模块由所述控制器加载并执行如上所述的地板安装方法。
优选地，所述相机固定安装在所述机器人的支架上，且保持同一水平面。
优选地，所述相机的数量为两个，两个所述相机沿所述料板的长边方向布置。
本申请的第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被控制器执行时实现如上所述的地板安装方法。
相较于现有技术，本发明通过在预设场景中铺贴一块料板作为参考料板，再对所述机器人进行示教，在示教过程中获取机器人基于参考料板铺设第一料板时的第一示教点和第二示教点以及机械臂的旋转中心的坐标。在之后每次的铺贴过程中，通过拍照得到第一特征点和第二特征点；根据第一示教点和第二示教点、第一特征点和第二特征点计算得到所述机械臂需要旋转的角度偏差；根据所述第一示教点和第一特征点计算得到铺贴所述待铺贴板的位移偏差，再控制所述机械臂根据所述角度偏差和位移偏差使下一待铺贴料板与所述参考料板对齐。可以通过机器人准确、快速地安装待铺贴料板，节省人力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施方式中机器人的结构示意图。
图2为本发明一实施方式中第一相机和第二相机地第一视野和第二视野地示意图。
图3为本发明一实施方式中地板安装方法的流程图。
图4为本发明一实施方式的参考料板地示意图。
图5为本发明一实施方式中地板安装方法的步骤S2的详细流程图。
图6为本发明一实施方式中激光器发射的激光照射参考料板得到的投影的示意图。
图7为本发明一实施方式中第一示教点和第二示教点的示意图。
图8为本发明一实施方式中偏差角度的示意图。
图9为本发明一实施方式的机械臂在世界坐标系的旋转中心的示意图。
图10为本发明一实施方式中地板安装装置的功能模块图。
主要元件符号说明
机器人                       1
机械臂                       2
相机                         3
激光器                       4
控制器                       5
支架                         6
第一相机                     31
第二相机                     32
参考料板                     51
待铺贴料板                   50
地板安装装置                 10
建立模块                     101
获取模块                     102
控制模块                     103
处理模块                     104
计算模块                     105
转换模块                     106
步骤                         S1～S11、S50～S53
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参考图1，所示为本发明一实施方式中所述地板安装方法的应用环境图。在本实施方式中，所述地板安装方法应用在机器人1中。所述机器人1可以是自动引导运输车(Automated Guided Vehicle，AGV)，可以在预设场景中快速精确地自动安装料板。如图1所示，所述机器人1包括，但不限于，机械臂2、相机3、激光器4和控制器5。所述机械臂2用于移动待铺贴料板50至铺贴位，并使所述待铺贴料板50与参考料板51对齐；所述相机3用于拍摄料板和料板铺设环境的图像；所述激光器4用于发射激光至参考料板以确定示教点和特征点的位置；所述控制器5与所述机械臂2、相机3、激光器4电性连接。所述控制器5用于控制所述相机3和所述机械臂2实现料板安装过程。
需要说明的是，所述料板为安装在地面的地板，可以是木地板，也可以是复合地板等。所述料板一般为矩形。
在本实施方式中，所述相机3固定安装在所述机器人1的支架6上，如图2所示。在本实施方式中，所述相机3为两个，两个相同的所述相机3固定安装在所述支架6上，且保持同一水平面。
在本实施方式中，相机的视野范围要求至少覆盖待铺贴料板50与参考料板51。所述相机的视野范围由相机的工作距离、靶面尺寸和焦距决定。具体地，所述视野范围可以通过如下公式计算得到：
Figure BDA0002350993830000091
其中，wd为工作距离，H为靶面尺寸，f为焦距。如图2所示，要求相机31的视野范围能够同时获取待铺贴料板50和参考料板51相互拼接的两个角α和β的图像。在本实施方式中，所述相机为两个，另一个相机32沿料板的长度方向布置，两个相机之间的间距则根据料板的长度来合理选取。由于需要尽量拉开两个相机对应的两个视野之间的距离，因此，另一个相机32尽量安装在沿所述料板的长边方向，远离相机31却又不超出所述料板长边范围。
在本实施方式中，所述相机采用工业相机，两个相机的工作距离wd为400mm至800mm，靶面尺寸为3/5至3/4英寸，镜头焦距为8mm至60mm。例如，本实施例中所述相机的焦距为24mm，分辨率为2448×2048。当两个相机的工作距离为700mm时，相机31和相机32的视野大小分别为257mm×193mm。
需要说明的是，图1仅为举例说明的机器人1。在其他实施例中，机器人1也可以包括更多或者更少的元件，或者具有不同的元件配置。尽管未示出，所述机器人1还可以包括行走装置、无线保真(WirelessFidelity，WiFi)单元、蓝牙单元、电池等其他组件，在此不再一一赘述。
请参考图3，所示为本发明一实施方式中地板安装方法的流程图。根据不同的需求，所述流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略。
步骤S1，分别建立第一相机的像素坐标系和第二相机的像素坐标系与机械臂的世界坐标系之间的映射关系。
在本实施方式中，所述两个相机分别为第一相机和第二相机。建立所述第一相机和第二相机的像素坐标系与机械臂的世界坐标系的映射关系的方法包括：计算第一相机的像素坐标系到所述世界坐标系的第一变换矩阵；计算第一相机的像素坐标系到第二相机的像素坐标系的第二变换矩阵；根据所述第一变换矩阵和所述第二变换矩阵计算出第二相机的像素坐标系到所述世界坐标系的第三变换矩阵。
具体地，驱动所述机械臂以使机械臂上的标志物依次经过第一相机的视野范围内的若干第一预设位置，并获取所述第一预设位置在世界坐标系内的坐标以及在所述第一相机的像素坐标系内的坐标；根据所述第一预设位置在第一相机的像素坐标系内的坐标和所述第一预设位置在世界坐标系内的坐标，计算第一相机的像素坐标系到所述世界坐标系的第一变换矩阵。
获取第一相机和第二相机视野范围的重合区间内若干个第二预设位置在第一相机的像素坐标系内的坐标和在第二相机的像素坐标系内的坐标。第二预设位置可在第一相机和第二相机视野范围的重合区间内自定义，也可以将一棋盘格标定板置于所述重合区间内，选用棋盘格标定板上的特征点为第二预设位置。
根据所述第二预设位置在第一相机的像素坐标系内的坐标和第二相机的像素坐标系内的坐标，计算第一相机的像素坐标系到第二相机的像素坐标系的第二变换矩阵。
根据所述第一变换矩阵和所述第二变换矩阵计算出第二相机的像素坐标系到所述世界坐标系的第三变换矩阵。至此，所述第一相机和第二相机的像素坐标系都能通过各自的变换矩阵转换到同一个世界坐标系上。
步骤S2，基于参考料板获取第一示教点的像素坐标和第二示教点的像素坐标。
在本实施方式中，可以在预设场景中先铺设一块料板作为参考料板。所述参考料板包括一块长料板和一块短料板。所述长料板和所述短料板都为矩形。所述长料板包括第一长边l11、第二长边l12、第一短边l13和第二短边l14。所述短料板包括第一长边l21、第二长边l22、第一短边l23和第二短边l24。所述长料板与所述短料板呈L形铺设在所述预设场景中。例如，所述长料板的第一短边l13与所述短料板的第一短边l23对齐，铺设在所述预设场景的左上角，如图4所示。
在本实施方式中，获取的所述第一示教点的像素坐标、第二示教点的像素坐标以及机器人的旋转中心的坐标可以作为用于指导后续安装下一块待铺贴料板的示教数据。在之后每次铺贴待铺贴料板时，在所述机器人移动至铺贴位置后，控制相机拍照得到特征点的像素坐标；再根据所述第一示教点的像素坐标、第二示教点的像素坐标以及机器人的旋转中心的坐标和所述特征点的像素坐标计算得到位移偏差和角度偏差；再控制机械臂根据所述位移偏差和角度偏差使待铺贴料板与参考料板对齐，最后完成木地板铺贴。
在本实施方式中，基于参考料板获取第一示教点的像素坐标和第二示教点的像素坐标的具体步骤在图5中详细描述。
步骤S3，获取所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标。
在本实施方式中，获取所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标包括：
控制所述机械臂抓取一块待铺贴料板至预设位置，其中所述待铺贴料板表面贴有圆形标签物；
控制所述第一相机拍照得到图像；
提取所述图像中所述圆形标签物的中心点的像素坐标；
根据所述映射关系将所述像素坐标转换为世界坐标(rx0，ry0)；
控制所述机械臂旋转角度后，再次控制所述第一相机拍照得到图像；
提取再次拍照得到的图像中所述圆形标签物的中心点的像素坐标；
根据所述映射关系将所述像素坐标转换为世界坐标(rx1，ry1)；
根据世界坐标(rx0，ry0)、世界坐标(rx1，ry1)和角度计算得到所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标(fx0，fy0)。
具体地，当所述机械臂旋转角度后，所述圆形标签物的中心点绕法兰中心从R0(世界坐标(rx0，ry0)对应的点)旋转到R1(世界坐标(rx1，ry1)对应的点)时，它们的关系可以用旋转矩阵描述：
Figure BDA0002350993830000121
由此得到所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标(fx0，fy0)：
Figure BDA0002350993830000122
需要说明的是，在本实施方式中，同样可以通过第二相机拍照得到的图像来计算所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标。
步骤S4，控制所述机械臂抓取并搬运所述待铺贴料板至铺贴位。
在本实施方式中，控制所述机械臂抓取并搬运所述待铺贴料板至铺贴位，以将所述待铺贴料板与所述参考料板对齐。由于机器人定位精度差、地面存在高低差等各方面因素影响，机器人每次移至铺贴位置将会导致机械臂抓取待铺贴料板至对齐参考料板时，所述待铺贴料板的两边缝隙宽度无法满足铺贴时对齐要求(20±1.0mm)。因此需要计算当前待铺贴料板与参考料板之间的位移偏差和角度偏差，从而可以将所述位移偏差和角度偏差反馈给机械臂进行补偿，以使补偿后的待铺贴料板的位置满足铺贴时的对齐要求。
步骤S5，控制所述机器人旋转预设角度后，控制所述第一相机采集第一视野下的第一图像，及控制所述第二相机采集第二视野下的第二图像。
在本实施方式中，所述机器人需要旋转以安装所述待铺贴料板至所述铺贴位。在所述机器人旋转过程中，所述支架随着机器人旋转。之后控制所述第一相机采集第一图像，并控制所述第二相机采集第二图像。
需要说明的是，在控制所述第一相机采集第一图像，并控制所述第二相机采集第二图像前，需控制所述机器人上安装的激光器发射激光照射所述第一视野和第二视野中的所述参考料板。具体地，所述激光器发射四束激光照射所述第一视野下的所述参考料板。所述激光器发射一束激光照射所述第二视野下的所述参考料板。
在本实施方式中，所述预设角度为θ。
步骤S6，根据所述第一图像得到第一特征点的像素坐标，及根据所述第二图像得到第二特征点的像素坐标。
在本实施方式中，控制所述激光器发射两束激光照射所述第一视野下的参考料板的长料板，使所述两束激光的投影与所述长料板的长边相交形成第一交点和第二交点；控制所述激光器发射另外两束激光照射所述第一视野下的参考料板的短料板，使所述另外两束激光的投影与所述短料板的短边相交形成第三交点和第四交点；所述第一交点和第二交点形成的直线与所述第三交点和第四交点形成的直线的交点为所述第一特征点；控制所述激光器发射一束激光照射所述第二视野下的参考料板的长料板，使所述一束激光的投影与所述长料板的长边形成一个交点，所述交点为所述第二特征点。
具体地，所述激光器发射两束激光照射所述第一视野下的所述参考料板的长料板，使所述两束激光的投影与所述长料板的长边(如图4中的第二长边l12)相交，并在所述长料板的长边处产生折断效果。且与所述长料板的长边形成两个交点，如图6中的A点和B点。所述激光器发射另外两束激光照射所述第一视野下的所述参考料板的短料板，使所述另外两束激光的投影与所述短料板的短边(如图4中的第二短边l24)相交，并在短料板的短边处产生折断效果。且与所述短料板的短边形成两个交点，如图6中的C点和D点。所述A点和B点形成的直线与所述C点和D点形成的直线的交点为所述第一特征点。
所述激光器发射一束激光照射所述第二视野下的所述参考料板的长料板，使所述一束激光的投影与所述长料板的长边(如图4中的第二长边l12)相交，并在所述长料板的长边处产生折断效果。且与所述长料板的长边形成一个交点，为所述第二特征点。
在本实施方式中，可以以所述第一图像正向放置时的左下角为圆心O，横向为X轴，纵向为Y轴，建立一个第一坐标系(XOY)，所述第一特征点在所述第一坐标系(XOY)中的坐标对应于所述第一图像中的像素点。由此，在所述第一坐标系(XOY)中确定的坐标为所述第一特征点的像素坐标。同样的方法可以得到所述第二特征点的像素坐标。
步骤S7，根据所述第一示教点的像素坐标、第二示教点的像素坐标、第一特征点的像素坐标和第二特征点的像素坐标计算计算所述机械臂需要旋转的角度偏差。
在本实施方式中，在使所述待铺贴料板与所述参考料板对齐的过程中，还需要计算所述机械臂需要旋转的角度偏差。
具体地，设定所述第一示教点为A1，其对应的像素坐标为(x1，y1)，第二示教点为A2，其对应的像素坐标为(x2，y2)，第一特征点为A3，其对应的像素坐标为(x3，y3)，以及第二特征点为A4，其对应的像素坐标为(x4，y4)，如图8所示。则可以根据以下公式计算所述角度偏差dR，其中，
dR＝arctan((x4-x3)/(y4-y3))-arctan((x1-x2)/(y1-y2))。
步骤S8，根据所述映射关系将所述第一示教点和所述第一特征点的像素坐标分别转换为第一世界坐标和第二世界坐标。
在本实施方式中，设定所述第一示教点的第一世界坐标为(px0，py0)，且所述第一世界坐标对应的点为P0，所述第一特征点的第二世界坐标为(px2，py2)，且所述第二世界坐标对应的点为P2。
在本实施方式中，可以通过第一变换矩阵将所述第一示教点的像素坐标转换为第一世界坐标；可以通过所述第一变换矩阵将所述第一特征点的像素坐标转换为第二世界坐标。
步骤S9，基于所述第一世界坐标、第二世界坐标、所述预设角度和所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标计算所述机械臂旋转到特征位置的第三世界坐标。
在本实施方式中，所述第一世界坐标为(px0，py0)，第二世界坐标为(px2，py2)，所述预设角度为θ，所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标为(fx0，fy0)，如图9所示。设定第三世界坐标为(px1，py1)，则存在如下关系：
Figure BDA0002350993830000161
由上述公式计算可得：
Figure BDA0002350993830000162
则所述第三世界坐标由下述公式计算得到：
Figure BDA0002350993830000163
步骤S10，基于所述第三世界坐标(px1，py1)和第二世界坐标(px2，py2)之间的差值得到铺贴所述待铺贴板的位移偏差。
在本实施方式中，所述位移偏差包括短边缝隙的位移偏差dx，长边缝隙的位移偏差dy。具体计算公式如下：
dx＝px2-px1
dy＝py2-py1
步骤S11，控制机械臂根据所述位移偏差和角度偏差使待铺贴料板与参考料板对齐。
在本实施方式中，控制机械臂根据所述位移偏差和角度偏差使待铺贴料板与参考料板对齐，并且保持所述待铺贴料板与所述参考料板之间的缝隙宽度为预设宽度(如，20mm)。例如，可以保持所述待铺贴料板的长边与所述参考料板的长边之间的缝隙宽度为20mm，并且所述待铺贴料板的短边与所述参考料板的短边之间的缝隙宽度为20mm。
通过上述步骤S1-S11，可以先在预设场景中铺贴一块料板作为参考料板，再对所述机器人进行示教，在示教过程中获取机器人基于参考料板铺设第一料板时的第一示教点和第二示教点以及机械臂的旋转中心的坐标。在之后每次的铺贴过程中，通过拍照得到第一特征点和第二特征点；根据所述第一示教点和第二示教点、所述第一特征点和第二特征点计算得到所述机械臂需要旋转的角度偏差；根据所述第一示教点和第一特征点计算得到铺贴所述待铺贴板的位移偏差，再控制所述机械臂根据所述角度偏差和位移偏差使下一待铺贴料板与所述参考料板对齐。
进一步地，所述地板安装方法还可以包括：步骤S12，控制所述机器人移动至下一个铺贴位，之后流程返回步骤S4，继续铺贴待铺贴料板至所述下一个铺贴位。
请参考图5，基于参考料板获取第一示教点的像素坐标和第二示教点的像素坐标可包括如下的具体步骤：
步骤S50，启动所述第一相机得到第一视野，及启动所述第二相机得到第二视野。
步骤S51，控制所述机器人上安装的激光器发射激光照射所述第一视野和第二视野中的所述参考料板。
在本实施方式中，所述激光器发射的激光与所述参考料板呈预设角度(如45°)，由于所述参考料板存在一定的厚度。从而可以使发射的激光的投影在经过所述参考料板边缘的时候会产生折断效果，便于提取所述参考料板的边缘点。
具体地，控制所述激光器发射两束激光照射所述第一视野下的参考料板的长料板，使所述两束激光的投影与所述长料板的长边相交形成第五交点和第六交点；控制所述激光器发射另外两束激光照射所述第一视野下的参考料板的短料板，使所述另外两束激光的投影与所述短料板的短边相交形成第七交点和第八交点；所述第五交点和第六交点形成的直线与第七交点和第八交点形成的直线的交点为所述第一示教点(如图7中的点A1)；
控制所述激光器发射一束激光照射所述第二视野下的参考料板的长料板，使所述一束激光的投影与所述长料板的长边形成一个交点，所述交点为所述第二示教点(如图7中的点A2)。
步骤S52，控制所述第一相机采集第一视野下的第三图像，及控制所述第二相机采集第二视野下的第四图像。
在本实施方式中，在所述激光器发射四束激光照射所述参考料板时，控制所述第一相机采集第一视野下的第三图像；当所述激光器发射一束激光照射所述参考料板时，控制所述第二相机采集第二视野下的第四图像。
步骤S53，根据所述第三图像得到第一示教点的像素坐标，及根据所述第四图像得到第二示教点的像素坐标。
在本实施方式中，可以以所述第三图像正向放置时的左下角为圆心O'，横向为X'轴，纵向为Y'轴，建立一个第二坐标系(X'O'Y')，所述第一示教点在所述第二坐标系(X'O'Y')中的坐标对应于所述第三图像中的像素点。由此，在所述第二坐标系(X'O'Y')中确定的坐标为所述第一示教点的像素坐标。同样的方法可以得到所述第二示教点的像素坐标。
请参阅图10，是本发明提供的地板安装装置的功能模块图。
在一些施方式中，所述地板安装装置10运行于机器人1中。所述地板安装装置10可以被分割成一个或多个模块，所述一个或多个模块存储在所述控制器3中，并由所述控制器3执行，以完成本申请。
所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，所述指令段用于描述所述地板安装装置10在所述机器人1中的执行过程。例如，所述地板安装装置10可以被分割成图10中的建立模块101、获取模块102、控制模块103、处理模块104、计算模块105和转换模块106。
所述建立模块101用于分别建立第一相机的像素坐标系和第二相机的像素坐标系与机械臂的世界坐标系之间的映射关系；
所述获取模块102用于基于参考料板获取第一示教点的像素坐标和第二示教点的像素坐标；
所述获取模块102还用于获取所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标；
所述控制模块103用于控制所述机械臂抓取并搬运待铺贴料板至铺贴位；
所述控制模块103还用于控制机器人旋转预设角度后，控制所述第一相机采集第一视野下的第一图像，及控制所述第二相机采集第二视野下的第二图像；
所述处理模块104用于根据所述第一图像得到第一特征点的像素坐标，及根据所述第二图像得到第二特征点的像素坐标；
所述计算模块105用于根据所述第一示教点的像素坐标、第二示教点的像素坐标、第一特征点的像素坐标和第二特征点的像素坐标计算所述机械臂需要旋转的角度偏差；
所述转换模块106用于根据所述映射关系将所述第一示教点和所述第一特征点的像素坐标分别转换为第一世界坐标和第二世界坐标；
所述处理模块104还用于基于所述第一世界坐标、第二世界坐标、所述预设角度和所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标计算所述机械臂旋转到特征位置的第三世界坐标；
所述处理模块104还用于基于所述第三世界坐标和第二世界坐标之间的差值得到铺贴所述待铺贴板的位移偏差；
所述控制模块103还用于控制所述机械臂根据所述位移偏差和角度偏差使待铺贴料板与参考料板对齐。
所述控制器3可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以分别是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者所述控制器也可以是其它任何常规的处理器等。
所述地板安装装置10分别集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现所述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，所述计算机程序在被处理器执行时，可实现所述各个方法实施例的步骤。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种地板安装方法，其特征在于，所述方法包括：
分别建立第一相机的像素坐标系和第二相机的像素坐标系与机械臂的世界坐标系之间的映射关系；
基于参考料板获取第一示教点的像素坐标和第二示教点的像素坐标；
获取所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标；
控制所述机械臂抓取并搬运待铺贴料板至铺贴位；
控制机器人旋转预设角度后，控制所述第一相机采集第一视野下的第一图像，及控制所述第二相机采集第二视野下的第二图像；
根据所述第一图像得到第一特征点的像素坐标，及根据所述第二图像得到第二特征点的像素坐标；
根据所述第一示教点的像素坐标、第二示教点的像素坐标、第一特征点的像素坐标和第二特征点的像素坐标计算所述机械臂需要旋转的角度偏差；
根据所述映射关系将所述第一示教点和所述第一特征点的像素坐标分别转换为第一世界坐标和第二世界坐标；
基于所述第一世界坐标、第二世界坐标、所述预设角度和所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标计算所述机械臂旋转到特征位置的第三世界坐标；
基于所述第三世界坐标和第二世界坐标之间的差值得到铺贴所述待铺贴料板的位移偏差；
控制所述机械臂根据所述位移偏差和角度偏差使待铺贴料板与参考料板对齐。
2.如权利要求1所述的地板安装方法，其特征在于，所述基于参考料板获取第一示教点的像素坐标和第二示教点的像素坐标包括：
启动所述第一相机得到第一视野，及启动所述第二相机得到第二视野；
控制所述机器人上安装的激光器发射激光照射所述第一视野和第二视野中的所述参考料板；
控制所述第一相机采集第一视野下的第三图像，及控制所述第二相机采集第二视野下的第四图像；
根据所述第三图像得到第一示教点的像素坐标，及根据所述第四图像得到第二示教点的像素坐标。
3.如权利要求1所述的地板安装方法，其特征在于，所述获取机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标包括：
控制所述机械臂抓取一块待铺贴料板至预设位置，其中所述待铺贴料板表面贴有圆形标签物；
控制所述第一相机拍照得到图像；
提取所述图像中所述圆形标签物的中心点的像素坐标；
根据所述映射关系将所述像素坐标转换为世界坐标(rx0,ry0)；
控制所述机械臂旋转角度后，再次控制所述第一相机拍照得到图像；
提取再次拍照得到的图像中所述圆形标签物的中心点的像素坐标；
根据所述映射关系将所述像素坐标转换为世界坐标(rx1,ry1)；
根据世界坐标(rx0,ry0)、世界坐标(rx1,ry1)和角度计算得到所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标(fx0,fy0)，其中：
Figure FDA0004134201400000021
4.如权利要求1所述的地板安装方法，其特征在于，在控制所述第一相机采集第一图像，并控制所述第二相机采集第二图像前，所述方法还包括：
控制所述机器人上安装的激光器发射激光照射所述第一视野和第二视野中的所述参考料板。
5.如权利要求4所述的地板安装方法，其特征在于，所述方法还包括：
控制所述激光器发射两束激光照射所述第一视野下的参考料板的长料板，使所述两束激光的投影与所述长料板的长边相交形成第一交点和第二交点；
控制所述激光器发射另外两束激光照射所述第一视野下的参考料板的短料板，使所述另外两束激光的投影与所述短料板的短边相交形成第三交点和第四交点，其中，所述第一交点和第二交点形成的直线与所述第三交点和第四交点形成的直线的交点为所述第一特征点；
控制所述激光器发射一束激光照射所述第二视野下的参考料板的长料板，使所述一束激光的投影与所述长料板的长边形成一个交点，所述交点为所述第二特征点。
6.如权利要求1所述的地板安装方法，其特征在于，通过以下公式计算所述角度偏差：
dR＝arctan((x4-x3)/(y4-y3))-arctan((x1-x2)/(y1-y2))；
其中，dR为所述角度偏差，(x1,y1)为所述第一示教点的像素坐标，(x2,y2)为所述第二示教点的像素坐标，(x3,y3)为所述第一特征点的像素坐标，(x4,y4)为所述第二特征点的像素坐标。
7.如权利要求3所述的地板安装方法，其特征在于，所述分别建立第一相机的像素坐标系和第二相机的像素坐标系与机械臂的世界坐标系之间的映射关系包括：
计算第一相机的像素坐标系到所述世界坐标系的第一变换矩阵；
计算第一相机的像素坐标系到第二相机的像素坐标系的第二变换矩阵；
根据所述第一变换矩阵和所述第二变换矩阵计算出第二相机的像素坐标系到所述世界坐标系的第三变换矩阵。
8.如权利要求7所述的地板安装方法，其特征在于，根据所述映射关系将所述第一示教点和所述第一特征点的像素坐标分别转换为第一世界坐标和第二世界坐标包括：
通过第一变换矩阵将所述第一示教点的像素坐标转换为第一世界坐标(px0,py0)；
通过所述第一变换矩阵将所述第一特征点的像素坐标转换为第二世界坐标(px2,py2)。
9.如权利要求8所述的地板安装方法，其特征在于，通过以下公式计算所述第三世界坐标：
Figure FDA0004134201400000031
其中，所述第一世界坐标为(px0,py0)，第二世界坐标为(px2,py2)，所述预设角度为θ，所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标为(fx0,fy0)。
10.一种地板安装装置，其特征在于，所述装置包括：
建立模块，用于分别建立第一相机的像素坐标系和第二相机的像素坐标系与机械臂的世界坐标系之间的映射关系；
获取模块，用于基于参考料板获取第一示教点的像素坐标和第二示教点的像素坐标；
所述获取模块，还用于获取所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标；
控制模块，用于控制所述机械臂抓取并搬运待铺贴料板至铺贴位；
所述控制模块，还用于控制机器人旋转预设角度后，控制所述第一相机采集第一视野下的第一图像，及控制所述第二相机采集第二视野下的第二图像；
处理模块，用于根据所述第一图像得到第一特征点的像素坐标，及根据所述第二图像得到第二特征点的像素坐标；
计算模块，用于根据所述第一示教点的像素坐标、第二示教点的像素坐标、第一特征点的像素坐标和第二特征点的像素坐标计算所述机械臂需要旋转的角度偏差；
转换模块，用于根据所述映射关系将所述第一示教点和所述第一特征点的像素坐标分别转换为第一世界坐标和第二世界坐标；
所述处理模块，还用于基于所述第一世界坐标、第二世界坐标、所述预设角度和所述机械臂在世界坐标系中的旋转中心的坐标计算所述机械臂旋转到特征位置的第三世界坐标；
所述处理模块，还用于基于所述第三世界坐标和第二世界坐标之间的差值得到铺贴所述待铺贴料板的位移偏差；
所述控制模块，还用于控制所述机械臂根据所述位移偏差和角度偏差使待铺贴料板与参考料板对齐。
11.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括：
相机，用于拍摄料板和料板铺设环境的图像；
机械臂，用于移动待铺贴料板至铺贴位，并使所述待铺贴料板与参考料板对齐；
控制器，所述控制器中存储有多个程序模块，所述多个程序模块由所述控制器加载并执行如权利要求1至9中任意一项所述的地板安装方法。
12.如权利要求11所述的机器人，其特征在于，所述相机固定安装在所述机器人的支架上，且保持同一水平面。
13.如权利要求12所述的机器人，其特征在于，所述相机的数量为两个，两个所述相机沿所述料板的长边方向布置。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的地板安装方法。
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