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龙图腾网获悉中国科学院沈阳自动化研究所申请的专利一种基于平面冗余靶点组的四自由度视觉引导方法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：CN119567250B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18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：202411745875.4，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权一种基于平面冗余靶点组的四自由度视觉引导方法是由高亮;陈帅;赵越;王诗琦;李晓良设计研发完成，并于2024-12-02向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于平面冗余靶点组的四自由度视觉引导方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种基于平面冗余靶点组的四自由度视觉引导方法。步骤包括：在直角坐标机器人的Z轴末端安装一台向下拍摄的相机，在目标一侧安装一组向上的圆形视觉靶点组；靶点组中所有靶点的分布符合一定约束，尤其是所有靶点必须位于同一空间平面上且中心与目标中心重合；通过标定取得相机内部参数，通过拍摄同一位姿下的标定板图像和靶点图像建立靶点模板；模板建立后，在任意位姿下使用相机拍摄包含靶点的单张目标图片即可实现目标的三维位姿测量。靶点组具有冗余设计，少量靶点损坏不影响定位精度；当存在损坏靶点时，该方法能够给出损坏靶点的个数和编号信息；该方法能够快速稳定地完成目标的三维位姿测量，并为其他机械结构提供运动指导。

本发明授权一种基于平面冗余靶点组的四自由度视觉引导方法在权利要求书中公布了：1.一种基于平面冗余靶点组的四自由度视觉引导方法，其特征在于，包括以下步骤： 1对相机进行标定，获取相机的内参； 2将相机和圆形视觉靶点组分别安装在直角坐标机器人的末端以及定位目标表面； 3利用工具T1对直角坐标机器人和相机进行手眼标定，取得相机坐标系与机器人坐标系间相对位姿关系； 4进行一次动作示教，取得末端工具T2的工具坐标系与机器人坐标系间位姿关系； 5使用视觉标定板建立靶点组图像模板； 6在线运行阶段，直角坐标机器人移动至工作位置，相机拍摄包含靶点组的单张图片，提取靶点组的轮廓并据此计算其三维位姿； 所述步骤3包括以下步骤： 3.1将标定工具T1固定在机器人Z轴末端，将标定板放置于定位目标表面，使标定板中心与定位目标中心重合，此时标定板、靶点组、定位目标三者的中心重合； 3.2固定标定板位置不动，移动机器人拍摄多张标定板图像，并记录每次拍摄时机器人的末端工具T1坐标，拍摄期间，保持标定板不发生移动； 3.3将多组圆点阵标定板图像和对应的坐标代入手眼模型中，通过非线性优化算法得出相机坐标系与工具坐标系之间的位姿关系； 所述步骤4包括以下步骤： 4.1保持标定板位姿不变，基于得到标定板坐标系与基坐标系关系，进而得到标定板在基坐标系中的位姿Pcal=Xcal,Ycal,Zcal,Rcal； 4.2将标定板位姿沿其z轴平移距离Lt，得到靶点组位姿Pobj=Xobj,Yobj,Zobj,Robj，其中Lt为标定板厚度； 4.3取走标定板，移动机器人并使工具T2到目标位置，使工具T2能够正常完成动作，记录此时机器人姿态PT20=XT20,YT20,ZT20,RT20； 4.4由于靶点组与目标中心重合，计算工具T2到Z轴末端中心点的姿态PT2： ； 其中，Pobj为靶点组位姿，为机器人姿态PT20的逆； 所述步骤5包括以下步骤： 5.1保持定位目标位姿不变，移动机器人至合适的位置，拍摄一张靶点组图像Iobj，使该图像中包含靶点组的所有靶点； 5.2将标定板再次摆放到定位目标上，使标定板、靶点组、定位目标三者的中心重合，拍摄一张标定板图像Ical； 5.3识别图像Ical中的标定板三维位姿Pcal，将标定板三维位姿Pcal沿z轴方向平移距离Lt得到靶点参考位姿Pobj，Lt为标定板的厚度； 5.4按照靶点编号顺序，在靶点组图像Iobj中依次框选靶点区域，并对框选所得区域进行自适应二值化，提取靶点中心圆心区域，对中心圆形区域的轮廓进行椭圆拟合，并将拟合所得轮廓Cmodel作为模板轮廓； 5.5设定靶点组模板轮廓可能产生的包括旋转角度、图像缩放、靶点对比度、图像金字塔层级在内的各项变化范围，进而创建目标的轮廓模板，并将轮廓模板的参考位姿设置为靶点参考位姿Pobj。

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