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眼在外标定说明

1 环境搭建​

采用的硬件设备等内容：

  • 灵动Alicia D650/750单操作臂；

  • ORBBEC（奥比中光）相机；

  • Aruco 模块

Aruco 标定码​

访问以下网址

https://chev.me/arucogen/

点击open打印A4 PDF, 将打印出的Aruco码裁剪到合适大小贴在硬纸板上并绑定到夹爪上。

相机准备​

通过相机支架或其他工具将固定相机位置，确保相机的视野包含待识别的Aruco码。

相机需要包含RGB镜头，能够读取出RGB图像。

2 相关ROS库及依赖安装​

2.1 相机ROS库​

相机设备查询：

 v4l2-ctl --list-devices

得到如下信息

Orbbec DaBai DCW RGB Camera: Or (usb-0000:00:14.0-1.3):
        /dev/video0
        /dev/video1

查询出的相机为Orbbec类型相机后，安装相应的ROS 库：

mkdir -p camera_ws/src
cd camera_ws/src
git clone https://github.com/orbbec/OrbbecSDK_ROS1?tab=readme-ov-file
cd ..
catkin_make
roscd orbbec_camera
sudo bash ./scripts/install_udev_rules.sh
echo "source ~/camera_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

之后分别在两个终端运行以下指令启动相机：

roscore
roslaunch orbbec_camera dabai_dcw.launch

启动后新建终端输入：

rostopic list

确保以下的话题出现：

/camera/color/camera_info
/camera/color/image_raw

不同的相机话题名可能有所区别，在终端中启动rqt_image_view后查看不同话题的图片信息，能够显示RGB图像的话题就可用于标定，一般以color/image_raw结尾。

2.2 标定ROS库​

2.2.1 标定库安装​

cd ~/camera_ws/src
git clone https://gitcode.com/gh_mirrors/ea/easy_handeye.git
cd .. 
rosdep install -iyr --from-paths src
# 或者 rosdepc install -iyr --from-paths src
catkin_make
source devel/setup.bash

2.2.2 Aruco库安装​

sudo apt update
sudo apt install ros-${ROS_DISTRO}-aruco-ros

3 标定代码​

3.1 标定启动代码​

roscd easy_handeye/launch
touch alicia_orbbec_calibration.launch

在新建的launch文件中输入以下内容：

<launch>
    <arg name="namespace_prefix" default="orbbec_handeyecalibration" />

    <arg name="marker_size" doc="Size of the ArUco marker used, in meters" default="0.1"/>
    <arg name="marker_id" doc="The ID of the ArUco marker used" default="100"/>

    <!-- ============================================================== -->
    <!-- ==                 启动机械臂的moveit控制                    == -->
    <!-- ============================================================== -->

    <include file="$(find alicia_duo_moveit)/launch/real_robot_control.launch">
    </include>

    <!-- ============================================================== -->
    <!-- ==                 启动 Orbbec Camera                     == -->
    <!-- ============================================================== -->
    <include file="$(find orbbec_camera)/launch/dabai_dcw.launch">
    </include>

    <!-- ============================================================== -->
    <!-- ==                       启动 ArUco                         == -->
    <!-- ============================================================== -->
    <node name="aruco_tracker" pkg="aruco_ros" type="single">
        <remap from="/camera_info" to="/camera/color/camera_info" />
        <remap from="/image" to="/camera/color/image_raw" />
        <param name="image_is_rectified" value="true"/>
        <param name="marker_size"        value="$(arg marker_size)"/>
        <param name="marker_id"          value="$(arg marker_id)"/>
        
        <!-- ArUco 结果相对于 camera_link 发布 (使用正确的相机坐标系名称) -->
        <param name="reference_frame"    value="camera_link"/>
        
        <!-- 发布的标记坐标系名称 -->
        <param name="marker_frame"       value="camera_marker" />
    </node>

    <!-- ============================================================== -->
    <!-- ==                    启动 easy_handeye                     == -->
    <!-- ============================================================== -->
    <include file="$(find easy_handeye)/launch/calibrate.launch" >
        <arg name="namespace_prefix" value="$(arg namespace_prefix)" />
        <arg name="eye_on_hand" value="false" /> <!-- Eye-on-Base 配置 -->

        <!-- 相机基础坐标系 (TF由此发布) -->
        <arg name="tracking_base_frame" value="camera_link" />
        <!-- 检测到的标记坐标系 (由 ArUco 发布) -->
        <arg name="tracking_marker_frame" value="camera_marker" />
        <!-- 机器人基坐标系 -->
        <arg name="robot_base_frame" value="base_link" />
        <!-- **标记附着**在哪个连杆上 -->
        <arg name="robot_effector_frame" value="tool0" /> 
        <!-- tool0 or Link06 -->

        <arg name="freehand_robot_movement" value="false" />
        <arg name="robot_velocity_scaling" value="0.5" />
        <arg name="robot_acceleration_scaling" value="0.2" />
    </include>

</launch>

修改高亮的代码部分，其中orbbec_handeyecalibration标定结果文件名称，marker_size和marker_id改为下载的Aruco具体的大小和编号（可用直尺验证打印出的尺寸是否和理论上的尺寸匹配）

将下面的相机启动替换为实际的相机启动文件：

    <include file="$(find orbbec_camera)/launch/dabai_dcw.launch">
    </include>

最后，robot_effector_frame可以是Link06或tool0，前者是到机械臂末端，后者是到夹爪尖端。

3.2 标定结果校验代码​

touch publish_orbbec.launch

在新建的publish_orbbec.launch中输入以下内容：

<?xml version="1.0"?>
<launch>
    <!-- <arg name="eye_on_hand" doc="eye-on-hand instead of eye-on-base" /> -->
    <arg name="eye_on_hand" value="false" /> <!-- 确认是 Eye-on-Base -->
    <arg name="verify" default="false" />
    <arg name="namespace_prefix" default="easy_handeye" />
    <arg if="$(arg eye_on_hand)" name="namespace" value="$(arg namespace_prefix)_eye_on_hand" />
    <arg unless="$(arg eye_on_hand)" name="namespace" value="$(arg namespace_prefix)_eye_on_base" />

    <!--it is possible to override the link names saved in the yaml file in case of name clashes, for example-->
    <arg if="$(arg eye_on_hand)" name="robot_effector_frame" default="" />
    <arg unless="$(arg eye_on_hand)" name="robot_base_frame" default="base_link" />
    <arg name="tracking_base_frame" default="camera_link" />
    
    <arg name="inverse" default="false" />
    <arg name="calibration_file" default="" />
    
    <arg name="marker_size" doc="Size of the ArUco marker used, in meters" default="0.1"/>
    <arg name="marker_id" doc="The ID of the ArUco marker used" default="100"/>

    <!-- ============================================================== -->
    <!-- ==                 启动 orbbec camera                    == -->
    <!-- ============================================================== -->
    <include file="$(find orbbec_camera)/launch/dabai_dcw.launch">
    </include>

    <!--publish hand-eye calibration-->
    <group ns="$(arg namespace)">
        <param name="eye_on_hand" value="$(arg eye_on_hand)" />
        <param unless="$(arg eye_on_hand)" name="robot_base_frame" value="$(arg robot_base_frame)" />
        <param if="$(arg eye_on_hand)" name="robot_effector_frame" value="$(arg robot_effector_frame)" />
        <param name="tracking_base_frame" value="$(arg tracking_base_frame)" />
        <param name="inverse" value="$(arg inverse)" />
        <param name="calibration_file" value="$(arg calibration_file)" />
        <node name="$(anon handeye_publisher)" pkg="easy_handeye" type="publish.py" output="screen"/>
    </group>

    <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="camera_link_to_optical_frame_broadcaster"
        args="0.0 0.0 0.0 -1.570796 0 -1.570796 camera_link camera_color_optical_frame 100" /> 
        <!-- 这个通常是固定的旋转，RPY=(0, -pi/2, -pi/2) 是常见约定  -->
    

    <!-- Conditionally launch ArUco tracker for Realsense -->
    <node name="aruco_tracker" pkg="aruco_ros" type="single">
        <remap from="/camera_info" to="/camera/color/camera_info" />
        <remap from="/image" to="/camera/color/image_raw" />
        <param name="image_is_rectified" value="true"/>
        <param name="marker_size"        value="$(arg marker_size)"/>
        <param name="marker_id"          value="$(arg marker_id)"/>
        
        <!-- ArUco 结果相对于 camera_link 发布 (使用正确的相机坐标系名称) -->
        <param name="reference_frame"    value="camera_link"/>
        <param name="camera_frame"       value="camera_color_optical_frame"/>
        
        <!-- 发布的标记坐标系名称 -->
        <param name="marker_frame"       value="camera_marker" />
    </node>
</launch>

安装3.1节中同样的修改方式修改上述高亮的代码行。

3.3 现有代码修改​

打开同路径下的calibrate.launch, 修改下面的参数调整标定时机械臂的运动幅度，这些参数可自行设置，没有标准值。

    <arg name="translation_delta_meters" default="0.05" doc="the maximum movement that the robot should perform in the translation phase" />
    <arg name="rotation_delta_degrees" default="10" doc="the maximum rotation that the robot should perform" />
    <arg name="robot_velocity_scaling" default="0.3" doc="the maximum speed the robot should reach, as a factor of the speed declared in the joint_limits.yaml" />
    <arg name="robot_acceleration_scaling" default="0.2" doc="the maximum acceleration the robot should reach, as a factor of the acceleration declared in the joint_limits.yaml" />

修改~/alicia_ws/src/alicia_duo_moveit/launch/real_robot_control.launch：

<include file="$(find easy_handeye)/launch/publish_orbbec.launch" if="$(arg camera_load)">
  <arg name="namespace_prefix" value="orbbec_handeyecalibration"/>
</include>

修改orbbec_handeyecalibration为alicia_orbbec_calibration.launch中的标定结果名称，文件的具体路径为~/.ros/easy_handeye/orbbec_handeyecalibration_eye_on_base.yaml（需要完成标定才有该文件）

4 眼在外相机外参标定​

4.1 运行标定代码​

在2个终端中分别运行：

roslaunch alicia_duo_driver serial_server.launch 
roslaunch easy_handeye alicia_orbbec_calibration.launch

在另一个终端中输入：

rqt_image_view

话题切换为：

/aruco_tracker/result

确保在rqt_image_view中能看到识别中的Aruco坐标：

且弹出4个窗口，分别是：

用于机械臂标定位置移动。

用于标定的数据采集。

和两个Rviz界面，可观测到标定过程中Aruco码的移动过程。

如出现以下错误，可忽略或将Gloable Options下的Fixed Frame改为base_link

4.2 外参标定具体步骤​

  1. 检查标定的起始位姿是否可以标定

  • 规划机械臂位置

若出现以下界面，可用MoveIt调整机械臂的起始位姿重新检测

  • 执行规划步骤

  • 标定数据采集

重复步骤2-4直到17个位姿的标定数据采集完。

  • 标定结果计算

保存后可在~/.ros/easy_handeye/路径下找到标定结果文件。