CN108064197B - 确定码垛点位置信息的方法、装置及机器人 - Google Patents

Abstract

一种确定码垛点位置信息的方法、装置及机器人，方法包括：确定垛盘绑定的原始码垛坐标系与机器人的世界坐标系之间的第一变换矩阵(S100)；根据示教码垛点在原始码垛坐标系下的位置信息，以及第一变换矩阵与世界坐标系之间的位置关系，获取示教码垛点在世界坐标系下的第一位置信息并确定垛盘上其他各码垛点的第一位置信息(S110)；确定移动后垛盘的新码垛坐标系并确定新码垛坐标系与世界坐标系之间的第二变换矩阵(S120)；根据第一变换矩阵和第二变换矩阵得到第三变换矩阵，利用第三变换矩阵得到移动后码垛点在世界坐标系下的位置信息(S130)；当垛盘移动时不需要重新进行码垛点的示教可以节省大量的时间，提高码垛产线的效率。

Description

确定码垛点位置信息的方法、装置及机器人

技术领域

本发明涉及智能机器技术领域，特别涉及一种确定码垛点位置信息的方法、装置及机器人。

背景技术

随着经济的快速发展，机器人在码垛方面的应用越来越广泛。码垛是将物品整齐的按照一定的规律摆放到垛盘上，或者从垛盘上取下物品放置到传送带或者其他设备上，如图1所示。码垛过程取决于垛盘(三维矩阵，有行R，列C，层L组成的三维矩阵)的码放形式，以及机器人沿着什么样的轨迹往垛盘放置物品或者取下物品。定义垛盘的码放形式为垛盘模式，该模式决定了垛盘中物体如何摆放。

目前工业上的码垛应用对垛盘模式的要求较多，不仅有常见的正四方体 (如图2所示)，还有一些不规则的垛盘模式(如图3所示)。目前机器人码垛时，根据垛盘模式的不同，需要示教一些码垛点的信息，其中，对于不规则的垛盘模式，往往能满足工业现场的一些复杂要求，但是为了实现这种复杂形式垛盘对码垛前要示教的码垛位置信息要求较多；例如图2中仅需要示教码垛三维矩阵上的(1,1,1),(numR,1,1),(1,numC,1)和(1,1,numL)四个点的信息，但是图3需要示教第一层上的所有点的位置信息，然后再示教(1,1,numL)点的位置信息，当垛盘较大，即行数和列数较多时，需要示教的点信息也较多，花费的时间也较多。

现有技术垛盘矩阵上示教的所有点的信息都是参照世界坐标系的，对于实际应用中常见的垛盘模式不变，而只是将整个垛盘移动的情况，即当每次移动垛盘位置时，所有的示教点信息都无法保存，必须要对之前示教的所有点信息进行重新示教。而移动垛盘的情形经常出现，这样非常的不方便，会浪费大量的时间，耽误码垛产线效率。因此，如何在移动垛盘的情形下提高码垛产线效率，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定码垛点位置信息的方法、装置及机器人，当垛盘移动时只需要知道码垛坐标系相对于世界坐标系的转换关系即可，不需要重新进行码垛点的示教，可以节省大量的时间，提高码垛产线的效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种确定码垛点位置信息的方法，包括：

确定垛盘绑定的原始码垛坐标系与机器人的世界坐标系之间的第一变换矩阵；

根据示教码垛点在所述原始码垛坐标系下的位置信息，以及所述第一变换矩阵与所述世界坐标系之间的位置关系，获取所述示教码垛点在所述世界坐标系下的第一位置信息，并确定所述垛盘上其他各码垛点在所述世界坐标系下的第一位置信息；

确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系，并确定所述新码垛坐标系与所述世界坐标系之间的第二变换矩阵；

根据所述第一变换矩阵和所述第二变换矩阵计算得到第三变换矩阵，并利用所述第三变换矩阵更新垛盘上各码垛点的第一位置信息，得到移动后的所述垛盘的码垛点在所述世界坐标系下的位置信息。

可选的，所述确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系，包括：

获取移动后的所述垛盘的原始坐标系中三个坐标轴上相对于所述世界坐标系的单位向量，并根据所述单位向量确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系；或，

获取移动后的所述垛盘的原始坐标系的坐标原点相对于所述世界坐标系的坐标点信息及任意一个坐标轴上的任一点相对于所述世界坐标系的坐标点信息，根据获取的坐标点信息确定三个坐标轴的单位向量，并根据所述单位向量确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系。

可选的，所述第三变换矩阵具体为C1*C2^-1；其中，C1为第一变换矩阵， C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵。

可选的，所述得到移动后的所述垛盘的码垛点在所述世界坐标系下的位置信息pos_新世为：pos_新世＝C1*C2^-1*(pos_原始世)；其中，C1为第一变换矩阵，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵，pos_原始世为垛盘上各码垛点的第一位置信息。

可选的，当垛盘模式为不规则垛盘模式，则所述垛盘上各码垛点的第一位置信息pos_原始世为：

其中，pos(array.x,array.y,1)为垛盘上三维阵点的行是array.x和列是array.y，层是1的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,numL)为垛盘第1行第1列层为numL的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,1)为垛盘第1行第1列第1层的位置信息， array.z为层数为z。

本发明还提供一种确定码垛点位置信息的装置，包括：

第一变换矩阵模块，用于确定垛盘绑定的原始码垛坐标系与机器人的世界坐标系之间的第一变换矩阵；

第一位置信息模块，用于根据示教码垛点在所述原始码垛坐标系下的位置信息，以及所述第一变换矩阵与所述世界坐标系之间的位置关系，获取所述示教码垛点在所述世界坐标系下的第一位置信息，并确定垛盘上其他各码垛点在所述世界坐标系下的第一位置信息；

第二变换矩阵模块，用于确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系，并确定所述新码垛坐标系与所述世界坐标系之间的第二变换矩阵；

更新位置信息模块，用于根据所述第一变换矩阵和所述第二变换矩阵计算得到第三变换矩阵，并利用所述第三变换矩阵更新垛盘上各码垛点的第一位置信息，得到移动后的所述垛盘的码垛点在所述世界坐标系下的位置信息。

可选的，第二变换矩阵模块包括：

第一新码垛坐标系获取单元，用于获取移动后的所述垛盘的原始坐标系中三个坐标轴上相对于所述世界坐标系的单位向量，并根据所述单位向量确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系；或，

第二新码垛坐标系获取单元，用于获取移动后的所述垛盘的原始坐标系的坐标原点相对于所述世界坐标系的坐标点信息及任意一个坐标轴上的任一点相对于所述世界坐标系的坐标点信息，根据获取的坐标点信息确定三个坐标轴的单位向量，并根据所述单位向量确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系。

可选的，更新位置信息模块包括：

第三变换矩阵单元，用于根据第一变换矩阵C1和第二变换矩阵C2计算得到第三变换矩阵C1*C2^-1；其中，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵。

可选的，更新位置信息模块包括：

移动后码垛点位置信息单元，用于利用公式pos_新世＝C1*C2^-1*(pos_原始世)计算移动后码垛点在所述新码垛坐标系下的所述世界坐标系的位置信息pos_新世；其中，C1为第一变换矩阵，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵，pos_原始世为垛盘上各码垛点的第一位置信息。

可选的，所述第一位置信息模块具体为当垛盘模式为不规则垛盘模式时，利用公式

计算所述垛盘上各码垛点的第一位置信息；

其中，pos(array.x,array.y,1)为垛盘上三维阵点的行是array.x和列是array.y，层是1的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,numL)为垛盘第1行第1列层为numL的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,1)为垛盘第1行第1列第1层的位置信息， array.z为层数为z。

本发明还提供一种机器人，包括：

通讯组件，用于获取根据示教码垛点在原始码垛坐标系下的位置信息；

处理器，用于确定垛盘绑定的原始码垛坐标系与机器人的世界坐标系之间的第一变换矩阵；根据示教码垛点在所述原始码垛坐标系下的位置信息，以及所述第一变换矩阵与所述世界坐标系之间的位置关系，获取所述示教码垛点在所述世界坐标系下的第一位置信息，并确定所述垛盘上其他各码垛点在所述世界坐标系下的第一位置信息；确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系，并确定所述新码垛坐标系与所述世界坐标系之间的第二变换矩阵；根据所述第一变换矩阵和所述第二变换矩阵计算得到第三变换矩阵，并利用所述第三变换矩阵更新垛盘上各码垛点的第一位置信息，得到移动后的所述垛盘的码垛点在所述世界坐标系下的位置信息。

可选的，所述处理器用于获取移动后的所述垛盘的原始坐标系中三个坐标轴上相对于所述世界坐标系的单位向量，并根据所述单位向量确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系；或，获取移动后的所述垛盘的原始坐标系的坐标原点相对于所述世界坐标系的坐标点信息及任意一个坐标轴上的任一点相对于所述世界坐标系的坐标点信息，根据获取的坐标点信息确定三个坐标轴的单位向量，并根据所述单位向量确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系。

可选的，所述处理器用于根据第一变换矩阵C1和第二变换矩阵C2计算得到第三变换矩阵C1*C2^-1；其中，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵。

可选的，所述处理器用于利用公式pos_新世＝C1*C2^-1*(pos_原始世)计算移动后码垛点在所述新码垛坐标系下的所述世界坐标系的位置信息pos_新世；其中，C1 为第一变换矩阵，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵，pos_原始世为垛盘上各码垛点的第一位置信息。

可选的，所述处理器用于当垛盘模式为不规则垛盘模式时，利用公式

计算所述垛盘上各码垛点的第一位置信息；

其中，pos(array.x,array.y,1)为垛盘上三维阵点的行是array.x和列是array.y，层是1的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,numL)为垛盘第1行第1列层为numL的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,1)为垛盘第1行第1列第1层的位置信息， array.z为层数为z。

本发明所提供的一种确定码垛点位置信息的方法，该方法为每个垛盘都示教一个码垛坐标系，该码垛坐标系与垛盘绑定，即该垛盘中的码垛点和码垛坐标系的相对位置是固定不变的，这样每次垛盘移动时，只需要知道码垛坐标系相对于世界坐标系的转换关系即可，不需要对示教码垛点重新示教，可以节省大量的时间，提高码垛产线的效率；本发明还提供一种确定码垛点位置信息的装置及机器人，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的机器人码垛应用示意图；

图2为本发明实施例所提供的规则垛盘模式示意图；

图3为本发明实施例所提供的不规则垛盘模式示意图；

图4为本发明实施例所提供确定码垛点位置信息的方法的流程示意图；

图5为本发明实施例所提供确定码垛点位置信息的装置的结构示意图；

图6为本发明实施例所提供机器人的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种确定码垛点位置信息的方法、装置及机器人，当垛盘移动时只需要知道码垛坐标系相对于世界坐标系的转换关系即可，不需要重新进行码垛点的示教，可以节省大量的时间，提高码垛产线的效率。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前机器人码垛时，根据垛盘模式的不同，需要示教一些码垛点的信息，并根据这些信息以及一些必要的参数(最常用的比如：行列层方向的排列模式，排列模式一般有两种，直线排列，物品在首尾之间按照直线均匀排列，只需示教起始和终止码垛点位置信息；自由排列，物品的排列无规律可循，所有码垛点信息都需要示教)，来确定其他所有码垛三维矩阵上点的位置信息。如果行列层方向都是按照直线排列，则最终的垛盘形状如图2所示，此时只需要示教码垛三维矩阵上的(1,1,1),(numR,1,1),(1,numC,1)和(1,1,numL) 四个点的信息就可以得到码垛三维矩阵上的其他所有点的信息。任何一点的位置信息都可通过下述公式获得：

对于较复杂的两个方向上都是无规律的垛盘模式，以行列两个方向都是无规律的垛盘模式为例子，最终的垛盘形状可以如图3所示，需要示教第一层上的所有点的位置信息，然后再示教(1,1,numL)点的信息，其他任何一点的位置信息都可通过下述公式获得：

其中，上述行数为numR，列数为numC，层数为numL；行、列、层是直线排列时，三个方向在世界坐标系下的单位向量分别用[u_x,u_y,u_z]，[v_x,v_y,v_z]， [w_x,w_y,w_z]表示；码垛三维矩阵点用[array.x,array.y,array.z]表示；任何一点的坐标信息用[pos_.x,pos_.y,pos_.z]表示；pos(1,1,1)_w表示码垛矩阵的(1,1,1)点在世界坐标系下的位置。

从上述说明中可以看出，对于较复杂的两个方向上都是无规律的垛盘模式即不规则码盘模式，需要示教的点个数是numR*numC+1个，当垛盘较大，即行数和列数较多时，需要示教的点信息也较多，花费的时间也较多。现有技术中每次仅垛盘移动而垛盘模式没有变化的情况下，也需要重新示教这些码垛点信息，浪费大量时间。因此，本实施例提供的确定码垛点位置信息的方法，在仅垛盘移动时，不需要对已经示教过的码垛点重新示教，节省大量时间，具体方法请参考图4，图4为本发明实施例所提供确定码垛点位置信息的方法的流程图；该方法可以包括：

S100、确定垛盘绑定的原始码垛坐标系与机器人的世界坐标系之间的第一变换矩阵；

具体的，由于码垛点相对于垛盘的相对位置是固定不变的，因此为了在垛盘移动后不需要重新示教码垛点位置信息，就需要利用码垛点相对于垛盘的相对位置是固定不变这一特点为垛盘绑定一个码垛坐标系。上述原始码垛坐标系即指第一次计算示教码垛点时垛盘绑定的码垛坐标系。这时还需要获取原始码垛坐标系与世界坐标系之间的第一变换矩阵，用于表示原始码垛坐标系与世界坐标系之间的位置关系，继而表明了码垛点位置信息与世界坐标系之间的位置关系。

例如若世界坐标系为world(W)，原始码垛坐标系为stack1(Ts1)，则第一变换矩阵为

其中，

表示stack1坐标系相对于world 的旋转矩阵，[q_x,q_y,q_z]表示stack1坐标系原点在world坐标系下的位置。即垛盘中建立好原始码垛坐标系后，即该原始码垛坐标系的坐标原点即可确定，且机器人对应的世界坐标系也是确定不变的。因此可以知道一个确定的原始码垛坐标系的坐标原点在机器人对应的世界坐标系中的坐标即[q_x,q_y,q_z]。在两个坐标系都确定的情况下可以根据两个坐标系的单位向量得到两个坐标系之间的旋转矩阵即

将该旋转矩阵用齐次坐标表示即为

S110、根据示教码垛点在原始码垛坐标系下的位置信息，以及第一变换矩阵与世界坐标系之间的位置关系，获取示教码垛点在世界坐标系下的第一位置信息，并确定垛盘上其他各码垛点在世界坐标系下的第一位置信息；

具体的，该步骤根据垛盘的码垛形式获取示教码垛点相对于原始码垛坐标系下的位置信息，并根据示教码垛相对于原始码垛坐标系下的位置信息获取各个码垛点相对于原始码垛坐标系下的位置信息，利用原始码垛坐标系与世界坐标系的位置关系即第一变换矩阵获取垛盘上各码垛点在原始码垛坐标系下的相对于世界坐标系的第一位置信息。本实施例并不对具体的计算形式进行限定，只需要将现有技术中直接获取码垛点相对于世界坐标系的位置信息替换为利用第一变换矩阵将码垛点相对于原始码垛坐标系的位置信息转换为世界坐标系的第一位置信息即可。

这里的垛盘模式可以是任何形式(例如规则垛盘模式或者非规则垛盘模式等)。

当有垛盘坐标系时，对于较复杂的两个方向上都是无规律的垛盘模式，以行列两个方向都是无规律的垛盘模式为例子，需要示教第一层上的所有点的位置信息，然后再示教(1,1,numL)点的信息，可选的，当垛盘模式为不规则垛盘模式，则垛盘上各码垛点的第一位置信息pos_原始世可以为：

其中，pos(array.x,array.y,1)为垛盘上三维阵点的行是array.x和列是array.y，层是1的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,numL)为垛盘第1行第1列层为numL的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,1)为垛盘第1行第1列第1层的位置信息， array.z为层数为z。

需要说明的是这里的公式是以行和列方向不规则的垛盘模式为基础做的推导；规则垛盘模式或者其他形式不规则垛盘模式的第一位置信息公式可做相应的修改。

S120、确定移动后垛盘的新码垛坐标系，并确定新码垛坐标系与世界坐标系之间的第二变换矩阵；

具体的，这里要确定移动后的垛盘的新码垛坐标系，首先需要确定垛盘是否移动，即在码垛执行前判断是否移动垛盘；可以通过是否接收到用户输入的移动后垛盘绑定的码垛坐标系的新的位置信息，或者是否接收到垛盘已移动指令等。

在确定垛盘移动后，若该垛盘的垛盘模式没有变化，则需要根据垛盘移动后的位置确定垛盘的新码垛坐标系，然后利用上述S100中的方式获取新码垛坐标系与世界坐标系之间的第二变换矩阵。

这里确定移动后垛盘的新码垛坐标系方式可以是多种，可选的，确定移动后垛盘的新码垛坐标系可以包括：

获取移动后的垛盘的原始坐标系中三个坐标轴上相对于世界坐标系的单位向量，并根据单位向量确定移动后垛盘的新码垛坐标系；或，

获取移动后的垛盘的原始坐标系的坐标原点相对于世界坐标系的坐标点信息及任意一个坐标轴上的任一点相对于世界坐标系的坐标点信息，根据获取的坐标点信息确定三个坐标轴的单位向量，并根据单位向量确定移动后垛盘的新码垛坐标系。

具体的，可以根据移动后垛盘上绑定的码垛坐标系的三个坐标轴上的单位向量来确定垛盘的新码垛坐标系，或者是根据移动后垛盘上绑定的码垛坐标系的原点的坐标点信息以及三个坐标轴中任一个坐标轴上的一点的坐标点信息即可确定垛盘的新码垛坐标系。

下面分别就上述两种方式进行说明：

根据单位向量确定移动后垛盘的新码垛坐标系的具体过程可以是，假设世界坐标系是A，新码垛坐标系是B，则两者之间的转换关系可以用下式子表示：^AP＝^AT_B*^BP通过上式由任意P点在B坐标系下的位置可以得到任意P点在A坐标系下的位置，因此仅需要知道的就是B坐标系相对于A坐标系的转换矩阵，即

其中[u_x,u_y,u_z]表示B坐标系x轴方向的单位向量， [v_x,v_y,v_z]表示B坐标系y轴方向的单位向量，[w_x,w_y,w_z]表示B坐标系z轴方向的单位向量，[q_x,q_y,q_z]表示B坐标系原点的坐标。

根据获取的坐标点信息确定三个坐标轴的单位向量，并根据单位向量确定移动后垛盘的新码垛坐标系的具体过程可以是，移动垛盘之后，只需要在新的垛盘坐标系的x,y,z方向上各示教一个点分别用p_x,p_y,p_z表示，同时示教垛盘的原点坐标p_o，这样上述说明中的单位向量可用下述公式表示

其他几个单位向量的公式可以以此类推。

S130、根据第一变换矩阵和第二变换矩阵计算得到第三变换矩阵，并利用第三变换矩阵更新垛盘上各码垛点的第一位置信息，得到移动后垛盘的码垛点在世界坐标系下的位置信息。

具体的，根据两次垛盘上绑定的码垛坐标系与世界坐标系的位置关系可以得到垛盘上码垛点与世界坐标系的位置变换关系。其中，可选的第三变换矩阵可以为C1*C2^-1；其中，C1为第一变换矩阵，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵。当移动垛盘，则在计算码垛点坐标时，引入变换矩阵C1*C2^-1，就可以避免示教得到新码垛坐标系下的码垛点位置信息pos_新世为：

即pos_新世＝C1*C2^-1*(pos_原始世)；其中，C1为第一变换矩阵，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵，pos_原始世为垛盘上各码垛点的第一位置信息。如果示教了码垛坐标系，则每次移动垛盘后，只需要引入坐标系之间的转换就可以得到移动后垛盘中码垛点的位置信息，节省大量的示教码垛点的时间，简单方便，提高生产效率，避免重复劳作。

下面通过垛盘坐标系中的坐标原点为例说明上述实施例中存在码垛点在世界坐标系下的第一位置信息，以及码垛点在世界坐标系下的位置信息可以这样理解。首先坐标原点无论在垛盘是否移动的情况下相对于垛盘其都是坐标原点位置即在该坐标系下位置没有发生变化，当垛盘对应的坐标系为原始码垛坐标系时，坐标原点相对于世界坐标系的第一位置信息在A[q_x1,q_y1,q_z1]处；当垛盘移动后对应的坐标系为新码垛坐标系时，坐标原点相对于世界坐标系的位置信息在B[q_x2,q_y2,q_z2]处。因此可以看出码垛点在每种不同的垛盘对应的垛盘坐标系下对应的世界坐标系的位置信息是不一样的。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的确定码垛点位置信息的方法，该方法引入了码垛坐标系的概念，移动垛盘后，只需要示教一下码垛坐标系，通过简单的坐标系变换就可以获得移动后的垛盘下的码垛点位置信息，从而实现码垛操作，该方法对于垛盘模式比较复杂，需要示教的码垛点信息较多的情况，优势尤其明显，可以节省大量的重复示教时间，提高生产效率。下面对本发明实施例提供的确定码垛点位置信息的装置及机器人进行介绍，下文描述的确定码垛点位置信息的装置及机器人与上文描述的确定码垛点位置信息的方法可相互对应参照。

请参考图5，图5为本发明实施例所提供确定码垛点位置信息的装置的结构框图；该装置可以包括：

第一变换矩阵模块100，用于确定垛盘绑定的原始码垛坐标系与机器人的世界坐标系之间的第一变换矩阵；

第一位置信息模块200，用于根据示教码垛点在原始码垛坐标系下的位置信息，以及第一变换矩阵与世界坐标系之间的位置关系，获取示教码垛点在世界坐标系下的第一位置信息，并确定垛盘上其他各码垛点在世界坐标系下的第一位置信息；

第二变换矩阵模块300，用于确定移动后垛盘的新码垛坐标系，并确定新码垛坐标系与世界坐标系之间的第二变换矩阵；

更新位置信息模块400，用于根据第一变换矩阵和第二变换矩阵计算得到第三变换矩阵，并利用第三变换矩阵更新垛盘上各码垛点的第一位置信息，得到移动后的所述垛盘的码垛点在世界坐标系下的位置信息。

基于上述实施例，第一位置信息模块200具体为当垛盘模式为不规则垛盘模式时，利用公式：

计算垛盘上各码垛点的第一位置信息；

其中，pos(array.x,array.y,1)为垛盘上三维阵点的行是array.x和列是array.y，层是1的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,numL)为垛盘第1行第1列层为numL的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,1)为垛盘第1行第1列第1层的位置信息， array.z为层数为z。

基于上述任意实施例，第二变换矩阵模块300包括：

第一新码垛坐标系获取单元，用于获取移动后的垛盘的原始坐标系中三个坐标轴上相对于世界坐标系的单位向量，并根据单位向量确定移动后垛盘的新码垛坐标系；或，

第二新码垛坐标系获取单元，用于获取移动后的垛盘的原始坐标系的坐标原点相对于世界坐标系的坐标点信息及任意一个坐标轴上的任一点相对于世界坐标系的坐标点信息，根据获取的坐标点信息确定三个坐标轴的单位向量，并根据单位向量确定移动后垛盘的新码垛坐标系。

基于上述任意实施例，更新位置信息模块400包括：

第三变换矩阵单元，用于根据第一变换矩阵C1和第二变换矩阵C2计算得到第三变换矩阵C1*C2^-1；

移动后码垛点位置信息单元，用于利用公式pos_新世＝C1*C2^-1*(pos_原始世)计算移动后码垛点在所述新码垛坐标系下的所述世界坐标系的位置信息pos_新世；其中，C1为第一变换矩阵，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵，pos_原始世为垛盘上各码垛点的第一位置信息。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的确定码垛点位置信息的装置，引入了码垛坐标系的概念，移动垛盘后，只需要示教一下码垛坐标系，通过简单的坐标系变换就可以获得移动后的垛盘下的码垛点位置信息，从而实现码垛操作，该方法对于垛盘模式比较复杂，需要示教的码垛点信息较多的情况，优势尤其明显，可以节省大量的重复示教时间，提高生产效率。

请参考图6，图6为本发明实施例所提供机器人的结构示意图；该机器人可以包括：通讯组件10，用于获取根据示教码垛点在原始码垛坐标系下的位置信息；

处理器20，用于确定垛盘绑定的原始码垛坐标系与机器人的世界坐标系之间的第一变换矩阵；根据示教码垛点在原始码垛坐标系下的位置信息，以及第一变换矩阵与世界坐标系之间的位置关系，获取示教码垛点在世界坐标系下的第一位置信息，并确定垛盘上其他各码垛点在世界坐标系下的第一位置信息；确定移动后垛盘的新码垛坐标系，并确定新码垛坐标系与世界坐标系之间的第二变换矩阵；根据第一变换矩阵和第二变换矩阵计算得到第三变换矩阵，并利用第三变换矩阵更新垛盘上各码垛点的第一位置信息，得到移动后的垛盘的码垛点在世界坐标系下的位置信息。

基于上述实施例，处理器20用于获取移动后的垛盘的原始坐标系中三个坐标轴上相对于世界坐标系的单位向量，并根据单位向量确定移动后垛盘的新码垛坐标系；或，获取移动后的垛盘的原始坐标系的坐标原点相对于世界坐标系的坐标点信息及任意一个坐标轴上的任一点相对于世界坐标系的坐标点信息，根据获取的坐标点信息确定三个坐标轴的单位向量，并根据单位向量确定移动后垛盘的新码垛坐标系。

基于上述实施例，处理器20用于根据第一变换矩阵C1和第二变换矩阵C2 计算得到第三变换矩阵C1*C2^-1；其中，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵。

基于上述任意实施例，处理器20用于利用公式pos_新世＝C1*C2^-1*(pos_原始世) 计算移动后码垛点在所述新码垛坐标系下的所述世界坐标系的位置信息 pos_新世；其中，C1为第一变换矩阵，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵，pos_原始世为垛盘上各码垛点的第一位置信息。

基于上述任意实施例，处理器20用于当垛盘模式为不规则垛盘模式时，利用公式

计算垛盘上各码垛点的第一位置信息；

其中，pos(array.x,array.y,1)为垛盘上三维阵点的行是array.x和列是array.y，层是1的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,numL)为垛盘第1行第1列层为numL的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,1)为垛盘第1行第1列第1层的位置信息， array.z为层数为z。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的确定码垛点位置信息的方法、装置及机器人进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (15)

1.一种确定码垛点位置信息的方法，其特征在于，包括：

确定垛盘绑定的原始码垛坐标系与机器人的世界坐标系之间的第一变换矩阵；

根据示教码垛点在所述原始码垛坐标系下的位置信息，以及所述第一变换矩阵与所述世界坐标系之间的位置关系，获取所述示教码垛点在所述世界坐标系下的第一位置信息，并确定所述垛盘上其他各码垛点在所述世界坐标系下的第一位置信息；

确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系，并确定所述新码垛坐标系与所述世界坐标系之间的第二变换矩阵；

根据所述第一变换矩阵和所述第二变换矩阵计算得到第三变换矩阵，并利用所述第三变换矩阵更新垛盘上各码垛点的第一位置信息，得到移动后的所述垛盘的码垛点在所述世界坐标系下的位置信息。

2.根据权利要求1所述的确定码垛点位置信息的方法，其特征在于，所述确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系，包括：

获取移动后的所述垛盘的原始坐标系中三个坐标轴上相对于所述世界坐标系的单位向量，并根据所述单位向量确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系；或，

获取移动后的所述垛盘的原始坐标系的坐标原点相对于所述世界坐标系的坐标点信息及任意一个坐标轴上的任一点相对于所述世界坐标系的坐标点信息，根据获取的坐标点信息确定三个坐标轴的单位向量，并根据所述单位向量确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系。

3.根据权利要求2所述的确定码垛点位置信息的方法，其特征在于，所述第三变换矩阵具体为C1*C2^-1；其中，C1为第一变换矩阵，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵。

4.根据权利要求1-3任一项所述的确定码垛点位置信息的方法，其特征在于，所述得到移动后的所述垛盘的码垛点在所述世界坐标系下的位置信息pos_新世为：pos_新世＝C1*C2^-1*(pos_原始世)；其中，C1为第一变换矩阵，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵，pos_原始世为垛盘上各码垛点的第一位置信息。

5.根据权利要求4所述的确定码垛点位置信息的方法，其特征在于，当垛盘模式为不规则垛盘模式，则所述垛盘上各码垛点的第一位置信息pos_原始世为：

其中，pos(array.x,array.y,1)为垛盘上三维阵点的行是array.x和列是array.y，层是1的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,numL)为垛盘第1行第1列层为numL的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,1)为垛盘第1行第1列第1层的位置信息，array.z为层数为z。

6.一种确定码垛点位置信息的装置，其特征在于，包括：

第一变换矩阵模块，用于确定垛盘绑定的原始码垛坐标系与机器人的世界坐标系之间的第一变换矩阵；

第一位置信息模块，用于根据示教码垛点在所述原始码垛坐标系下的位置信息，以及所述第一变换矩阵与所述世界坐标系之间的位置关系，获取所述示教码垛点在所述世界坐标系下的第一位置信息，并确定垛盘上其他各码垛点在所述世界坐标系下的第一位置信息；

第二变换矩阵模块，用于确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系，并确定所述新码垛坐标系与所述世界坐标系之间的第二变换矩阵；

更新位置信息模块，用于根据所述第一变换矩阵和所述第二变换矩阵计算得到第三变换矩阵，并利用所述第三变换矩阵更新垛盘上各码垛点的第一位置信息，得到移动后的所述垛盘的码垛点在所述世界坐标系下的位置信息。

7.根据权利要求6所述的确定码垛点位置信息的装置，其特征在于，第二变换矩阵模块包括：

第一新码垛坐标系获取单元，用于获取移动后的所述垛盘的原始坐标系中三个坐标轴上相对于所述世界坐标系的单位向量，并根据所述单位向量确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系；或，

第二新码垛坐标系获取单元，用于获取移动后的所述垛盘的原始坐标系的坐标原点相对于所述世界坐标系的坐标点信息及任意一个坐标轴上的任一点相对于所述世界坐标系的坐标点信息，根据获取的坐标点信息确定三个坐标轴的单位向量，并根据所述单位向量确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系。

8.根据权利要求7所述的确定码垛点位置信息的装置，其特征在于，更新位置信息模块包括：

第三变换矩阵单元，用于根据第一变换矩阵C1和第二变换矩阵C2计算得到第三变换矩阵C1*C2^-1；其中，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵。

9.根据权利要求6-8任一项所述的确定码垛点位置信息的装置，其特征在于，更新位置信息模块包括：

移动后码垛点位置信息单元，用于利用公式pos_新世＝C1*C2^-1*(pos_原始世)计算移动后码垛点在所述新码垛坐标系下的所述世界坐标系的位置信息pos_新世；其中，C1为第一变换矩阵，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵，pos_原始世为垛盘上各码垛点的第一位置信息。

10.根据权利要求9所述的确定码垛点位置信息的装置，其特征在于，所述第一位置信息模块具体为当垛盘模式为不规则垛盘模式时，利用公式

计算所述垛盘上各码垛点的第一位置信息；

其中，pos(array.x,array.y,1)为垛盘上三维阵点的行是array.x和列是array.y，层是1的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,numL)为垛盘第1行第1列层为numL的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,1)为垛盘第1行第1列第1层的位置信息，array.z为层数为z。

11.一种机器人，其特征在于，包括：

通讯组件，用于获取根据示教码垛点在原始码垛坐标系下的位置信息；

处理器，用于确定垛盘绑定的原始码垛坐标系与机器人的世界坐标系之间的第一变换矩阵；根据示教码垛点在所述原始码垛坐标系下的位置信息，以及所述第一变换矩阵与所述世界坐标系之间的位置关系，获取所述示教码垛点在所述世界坐标系下的第一位置信息，并确定所述垛盘上其他各码垛点在所述世界坐标系下的第一位置信息；确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系，并确定所述新码垛坐标系与所述世界坐标系之间的第二变换矩阵；根据所述第一变换矩阵和所述第二变换矩阵计算得到第三变换矩阵，并利用所述第三变换矩阵更新垛盘上各码垛点的第一位置信息，得到移动后的所述垛盘的码垛点在所述世界坐标系下的位置信息。

12.根据权利要求11所述的机器人，其特征在于，所述处理器用于获取移动后的所述垛盘的原始坐标系中三个坐标轴上相对于所述世界坐标系的单位向量，并根据所述单位向量确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系；或，获取移动后的所述垛盘的原始坐标系的坐标原点相对于所述世界坐标系的坐标点信息及任意一个坐标轴上的任一点相对于所述世界坐标系的坐标点信息，根据获取的坐标点信息确定三个坐标轴的单位向量，并根据所述单位向量确定移动后所述垛盘的新码垛坐标系。

13.根据权利要求12所述的机器人，其特征在于，所述处理器用于根据第一变换矩阵C1和第二变换矩阵C2计算得到第三变换矩阵C1*C2^-1；其中，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵。

14.根据权利要求11-13任一项所述的机器人，其特征在于，所述处理器用于利用公式pos_新世＝C1*C2^-1*(pos_原始世)计算移动后码垛点在所述新码垛坐标系下的所述世界坐标系的位置信息pos_新世；其中，C1为第一变换矩阵，C2^-1为第二变换矩阵C2的逆矩阵，pos_原始世为垛盘上各码垛点的第一位置信息。

15.根据权利要求14所述的机器人，其特征在于，所述处理器用于当垛盘模式为不规则垛盘模式时，利用公式

计算所述垛盘上各码垛点的第一位置信息；

其中，pos(array.x,array.y,1)为垛盘上三维阵点的行是array.x和列是array.y，层是1的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,numL)为垛盘第1行第1列层为numL的示教码垛点的坐标点信息，pos(1,1,1)为垛盘第1行第1列第1层的位置信息，array.z为层数为z。

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