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龙图腾网获悉天津中德应用技术大学申请的专利基于多光斑点图像的机器人空间姿态解算方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119550355B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-10发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510124149.9，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权基于多光斑点图像的机器人空间姿态解算方法及系统是由刘志东;徐勇;王青云;魏志民;施莹;刘庆设计研发完成，并于2025-01-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于多光斑点图像的机器人空间姿态解算方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于多光斑点图像的机器人空间姿态解算方法及系统。解算方法包括如下：通过深度相机采集多个激光位移测距传感器发出的激光光斑点图像信息；获取图像坐标系到相机坐标系的内参矩阵K及相机坐标系到机械臂末端工具坐标系的齐次变换矩阵；求解得到多组激光位移测距传感器相对相机坐标系外参参数；结合齐次变换矩阵及多组激光位移测距传感器相对相机坐标系外参参数、激光测距距离值，构建机械臂末端工具坐标系到平面坐标系旋转矩阵。通过激光测距距离值和外参参数即可求解多个激光光斑点所在平面空间坐标，可克服使用传统纯视觉方案易受光线、拍摄角度等因素引起的图像识别质量不佳导致姿态解算误差大，调整姿态效果欠佳等问题。

本发明授权基于多光斑点图像的机器人空间姿态解算方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种基于多光斑点图像的机器人空间姿态解算方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1：通过深度相机采集多个激光位移测距传感器发出的激光光斑点图像信息，其中，多个激光位移测距传感器和深度相机均安装在机械臂末端，且安装在同一平面上； 步骤2：对深度相机内参参数及外参参数进行标定，获取图像坐标系到相机坐标系的内参矩阵K及相机坐标系到机械臂末端工具坐标系的齐次变换矩阵； 步骤3：识别并处理所述激光光斑点图像信息，获取相机坐标系下激光光斑点三维坐标，并进行多个激光位移测距传感器外参参数标定，求解得到多组激光位移测距传感器相对相机坐标系外参参数； 步骤4：结合所述步骤2获取的齐次变换矩阵及步骤3获取的多组激光位移测距传感器相对相机坐标系外参参数、激光测距距离值，构建机械臂末端工具坐标系到平面坐标系旋转矩阵，使机械臂末端工具坐标系姿态与平面坐标系姿态对齐，完成机器人空间姿态解算； 所述激光位移测距传感器的数量为3个； 所述步骤2，具体包括如下： 步骤2.1：通过深度相机采集机械臂在不同姿态下棋盘格图像信息，利用深度相机内参参数得到图像坐标系到相机坐标系的内参矩阵K； 步骤2.2：通过深度相机采集并记录机械臂多个姿态下Aruco码图像识别信息，包括机械臂末端工具中心点在机械臂基坐标系空间坐标和欧拉角、Aruco码中心点在相机坐标系下空间坐标和欧拉角； 步骤2.3：根据所述内参矩阵K以及机械臂多个姿态下Aruco码图像识别信息，得到相机坐标系到机械臂末端工具坐标系的齐次变换矩阵； 所述步骤3，具体包括如下： 步骤3.1：使用OpenCV计算机视觉库中的灰度重心法模块处理激光光斑点图像信息，提取激光光斑点质心坐标，公式如下： 式中，x0为激光光斑点质心横坐标，y0为激光光斑点质心纵坐标，i和j代表像素的行坐标和列坐标，m和n代表图像的总行数和总列数，fi,j为像素坐标i,j对应的像素灰度值； 步骤3.2：结合所述内参矩阵K和激光光斑点在图像坐标系的质心坐标x0,y0和从深度相机获取的深度信息ZC，计算激光光斑点在相机坐标系下空间坐标XC,YC,ZC，公式如下： 步骤3.3：多次移动机械臂，采集多个激光位移测距传感器不同距离下激光光斑点在相机坐标系的多组三维坐标，利用LM优化算法求解激光位移测距传感器相对于相机坐标系的外参参数； 步骤3.4：重复上述步骤，完成多组激光位移测距传感器外参参数标定； 在步骤4中，所述构建机械臂末端工具坐标系到平面坐标系旋转矩阵，具体包括如下： 步骤4.1：计算多个激光位移测距传感器和深度相机所在平面的法向量将法向量转换到机械臂基坐标系下并归一化，得到表达式如下： 式中，为多个激光位移测距传感器和深度相机所在平面的法向量在机械臂基坐标系下坐标，BRG为机械臂末端工具坐标系到机械臂基坐标系旋转矩阵，GRC为相机坐标系到机械臂末端工具坐标系旋转矩阵； 步骤4.2：选取机械臂末端工具坐标系x轴在机械臂基坐标系x轴的投影分量作为平面坐标系x轴在机械臂基坐标系x轴的投影分量x1，利用正交约束、单位向量约束构建约束方程，求解并构建机械臂基坐标系到平面坐标系旋转矩阵PRB，表达式如下： x1z1+x2z2+x3z3＝06 式中x1,x2,x3为平面坐标系x轴在机械臂基坐标系三个轴分别投影得到的投影分量，表示平面坐标系x，y，z三轴分别在机械臂基坐标系的x，y，z三轴投影得到的列向量，且y1,y2,y3为平面坐标系y轴在机械臂基坐标系三个轴分别投影得到的投影分量，z1,z2,z3为平面坐标系z轴在机械臂基坐标系三个轴分别投影得到的投影分量，其中根据求解的旋转矩阵PRB，使机械臂末端与目标所在平面姿态保持一致。

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