集微網消息，機械臂是指高精度、多輸入多輸出、高度非線性以及強耦合的複雜系統，因其獨特的操作靈活性, 已在工業裝配、安全防爆等領域得到廣泛應用。
同時，機械臂也是一個複雜系統, 存在着參數攝動、外界幹擾及未模組化動态等不确定性。因而機械臂的模組化模型也存在着不确定性，對于不同的任務, 需要規劃機械臂關節空間的運動軌迹，進而級聯構成末端位姿，這種末端的位姿往往需要硬體傳感器以及機器視覺等相關技術進行支援。
視覺系統可用于檢查在成像場景中操作的平面對象，其中需要借助于機器視覺完成的很重要的一個任務就是進行手眼标定。這是因為在機械臂進行相關任務時，往往需要保持待操作對象始終保持在操作台的可視範圍之内，但是機械臂又同時需要對待操作對象進行作業，往往難免會使得對象的位置發生變化，這又會影響作業的需求。
同時，由于機械臂中存在的懸臂效應，也使得“手眼标定”任務變得更加艱難。為此，康耐視在2020年2月3日申請了一項名為“機器人運動視覺系統的自動手眼标定系統與方法”的發明專利（申請号：202010079136.1），申請人為康耐視公司。
該專利發明了一種可以用于機械臂的手眼标定系統，根據目前公開的資料，讓我們一起來看看這項發明吧。
如上圖，為該專利中發明的安裝在端部執行器上的視覺系統相機的機器人操作器元件示意圖，該圖中展示了多軸機器人臂在固定基部111上執行工作的整體流程，其主要完成的任務就是将相機元件120的光軸和視場對準到标準闆130上，同時，在端部的執行器112上還包括有夾持器、吸盤等操作器，可以移動正在對準的部件。
将端部的操作器和視覺相機安置在同一位置的好處就是，視覺系統相機元件可以與操作器一起移動，并且當執行器圍繞機械臂整體的工作空間移動時，借助于相機的對準功能，可以始終保持操作器與需要對準的部件保持對準，也就是該專利中提及的“手眼标定”。
可以注意到機械臂的下方還連接配接着使用者使用的電腦，當視覺系統采用手眼标定時，使用者可以在電腦上實時看到通過視覺系統捕捉到的運動資訊，真實的機械臂的操作空間與使用者在電腦中看到的運動畫面實際上是兩個不同的界面，是以為了保持這兩個界面的一緻性，還需要對兩個畫面進行坐标系的同步，如下圖所示。
該專利中發明的手眼标定方法，可以自動确定機械臂的運動參數，并計算空間位置将标定對象的特征圖案保持在相機視場内，由此來補償懸臂效應。何為懸臂效應呢？當懸臂效應存在時，操作器的運動有時會将标定對象的部分位置定位在視覺系統視場之外，這樣就會導緻使用者處理任務時存在視覺盲區。
從圖中也可以看到，在機械臂的端部和視覺系統處理器都有一套自己的坐标系管理方案，以将相機捕捉到的資訊可以真實地展現在使用者的面前。
最後，我們來看看存在懸臂效應的情況下執行手眼标定的過程的流程圖，如上圖所示，系統首先采用預标定處理進行操作來移動機器人，使得标定圖案處于相機視場的中心區域，然後系統會搜尋用于三點标定的空間點，這個步驟将基于整個視場的大小以及視場内特征的間距，建立一個小的預定的步長大小。
其後，過程500會進一步确定空間點在标定系統中的可用性，然後基于視覺系統的回報來自動調整步長大小，直至上述目标對象保證處于視場的中心。
以上就是康耐視發明的機器人運動視覺系統中自動進行手眼标定的方案，這種方案可以用于與機器人操作一起進行的視覺系統的手眼标定，同時很好的解決了機械臂存在的懸臂問題，使得使用者在利用機械臂進行具體的操作時，可以始終保持操作物體位于使用者的視場中，以高效的完成任務。
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（校對/holly）