赵云涛，谢万琪，李维刚，胡佳明

基于协方差矩阵自适应进化策略的机器人手眼标定算法

赵云涛1，2，谢万琪2*，李维刚1，2，胡佳明2

（1.冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心（武汉科技大学），武汉 430081； 2.武汉科技大学 信息科学与工程学院， 武汉 430081）（ ∗ 通信作者电子邮箱atolrop@163.com）

针对视觉传感器标定和机器人运动学求解过程中存在噪声干扰，导致传统的手眼标定算法求解误差较大的问题，提出一种基于协方差矩阵自适应进化策略（CMAES）的机器人手眼标定算法。首先，采用对偶四元数（DQ）对旋转和平移分别建立目标函数和几何约束，简化求解模型；其次，采用惩罚函数法将约束问题转化成无约束优化问题；最后，使用CMAES算法逼近手眼标定旋转和平移方程的全局最优解。搭建机器人、相机实测实验平台，将所提算法与Tsai两步法、非线性优化算法INRIA、DQ算法进行对比。实验结果表明：所提算法在旋转和平移上的求解误差和方差均小于传统算法；与Tsai算法相比，所提算法的旋转精度提升了4.58%，平移精度提升了10.54%。可见在存在噪声干扰的实际手眼标定过程中，所提算法具有更好的求解精度与稳定性。

机器人；协方差矩阵自适应进化策略；对偶四元数；手眼标定；约束优化

0 引言

手眼标定用于获取机器人坐标系和视觉传感器坐标系之间的齐次变换矩阵，将相机拍摄到物体在世界坐标系的位姿信息转换成在机器人基坐标系下的空间坐标，从而实现机器人对目标的抓取、点焊等操作。……