基于协方差矩阵自适应进化策略的机器人手眼标定算法

来源：计算机应用杂志2023年第10期北京时间：

作者：赵云涛, 谢万琪, 李维刚, 胡佳明

单位：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

摘要：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。

关键词：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

基金资助：湖北省教育厅科学技术研究计划项目(B2020012)