CN110587596A - 多轴构型装置远程控制方法、装置、终端设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种多轴构型装置远程控制方法、装置、终端设备及存储介质。包括：获取控制偏移量，将所述控制偏移量转化为控制脉冲量；通过运动反解模型获取当前机械臂的空间坐标；将所述空间坐标与所述控制脉冲量进行叠加，获取待计算量，通过运动正解模型计算所述待计算量，获取目的位置空间坐标；控制机械臂向所述目的位置空间坐标进行移动，本发明通过对运动反解模型、运动正解模型以及其中参数的运用，使用户控制机械臂能够在狭小空间获得大范围的运动控制，并且大幅度提高用户在对机械手臂进行控制时的精确性，在控制机械手臂进行远程作业时的安全性和高效性，同时也提高人机交互的友好性和智能性，能够大大减缓人工作业负担和操作难度。
Description
技术领域
本发明涉及机器人机械装置控制技术领域，尤其涉及一种多轴构型装置远程控制方法、装置、终端设备及存储介质。
背景技术
随着社会的发展，机器人也逐渐被应用到各行各业，比如小型的有扫地机器人，大型的则是一些工厂中的机器人手臂，加工机床。目前，发电厂和类似工业环境(例如涡轮机、管道系统等)的正常维护保养过程，均存在安全风险高、空间可达性低、场景环境恶劣等困难，主要借助可远程操作的高可靠性特种作业工具进行检查、维护和保养作业任务。
但是，现在的机器人发展中，用户对于机器手臂的控制都是靠编写算法来实现，但是在控制过程中，机械手臂的运动往往需要用户通过视觉来进行引导，同时在算法数据的编写中，用户对于运动反解模型以及运动正解模型的利用率并不高，所以会造成一定偏差，无法实现对机械手臂的精确控制，同时，在控制机械手臂进行远程作业时，无法做到安全和高效，也会造成人工作业负担过大以及操作难度过高的问题。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种多轴构型装置远程控制方法、装置、终端设备及存储介质，旨在解决现有技术无法通过算法实现对机械臂精确控制的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一方面，本发明提供了一种多轴构型装置远程控制方法，所述多轴构型装置远程控制方法包括以下步骤：
获取控制偏移量，将所述控制偏移量转化为控制脉冲量；
通过运动反解模型获取当前机械臂的空间坐标；
将所述空间坐标与所述控制脉冲量进行叠加，获取待计算量，通过运动正解模型计算所述待计算量，获取目的位置空间坐标；
控制机械臂向所述目的位置空间坐标进行移动。
在以上技术方案的基础上，优选的，设置多轴构型装置起始位置，将电机归零，控制所述多轴构型装置到所述起始位置，获取所述起始位置的初始空间坐标并将所述空间坐标归零。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述多轴构型运动反解模型为：
其中，0P是当前机械臂的空间坐标，0Px、0Py、0Pz分别代表坐标中的x、y、 z轴，L为比例因子为1的齐次坐标单位矩阵，是空间变换矩阵。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述空间变换矩阵为：
其中s、c分别为sin和cos简写，和都是空间变换矩阵。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述空间变换矩阵和为：
其中，l1是摆动臂长度，l2是手抓长度，d是升降臂长度，θ1是旋转轴角度，θ3是摆动轴角度，θ4是手抓角度。
在以上技术方案的基础上，优选的，可以根据多轴机械臂实际使用情况，求出多轴构型运动正解模型(即求解对应的实际角度或位移参数，如θ1、d等参数)，所述θ1可以由如下公式计算：
通过所述多轴构型运动正解模型可以计算出目的位置空间坐标。
在以上技术方案的基础上，优选的，当机械臂停止时，获取当前位置空间坐标，将所述当前位置空间坐标与所述目的位置空间坐标进行比较，若所述当前位置空间坐标与所述目的位置空间坐标相同，则控制机械臂进行操作；若所述当前位置空间坐标与所述目的位置空间坐标不相同，则控制机械臂继续移动直至到达所述目的位置空间坐标。
更进一步优选的，所述多轴构型装置远程控制方法装置包括：
获取模块，用于获取控制偏移量，将所述控制偏移量转化为控制脉冲量；
提取模块，用于通过运动反解模型获取当前机械臂的空间坐标；
计算模块，用于将所述空间坐标与所述控制脉冲量进行叠加，获取待计算量，通过运动正解模型计算所述待计算量，获取目的位置空间坐标；
处理模块，用于控制机械臂向所述目的位置空间坐标进行移动。
第二方面，所述多轴构型装置远程控制方法还包括一种终端设备，所述终端设备包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的多轴构型装置远程控制方法程序，所述多轴构型装置远程控制方法程序配置为实现如上文所述的多轴构型装置远程控制方法的步骤。
第三方面，所述多轴构型装置远程控制方法还包括一种存储介质，所述存储介质为计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有多轴构型装置远程控制方法程序，所述多轴构型装置远程控制方法程序被处理器执行时实现如上文所述的多轴构型装置远程控制方法的步骤。
本发明的一种多轴构型装置远程控制方法相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)通过运动反解模型获取当前机械臂的空间坐标，然后通过运动正解模型获取目的位置空间坐标，通过对运动反解模型、运动正解模型以及其中参数的运用，能够大幅度提高用户在对机械手臂进行控制时的精确性，在控制机械手臂进行远程作业时的安全性和高效性；
(2)通过运动反解模型获取当前机械臂的空间坐标，然后通过运动正解模型获取目的位置空间坐标，通过对运动反解模型、运动正解模型以及其中参数的运用，能够使机械手臂能加智能化，提高人机交互的友好性和智能性，能够大大减缓人工作业负担和操作难度。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端设备的结构示意图；
图2为本发明多轴构型装置远程控制方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明多轴构型装置远程控制方法第一实施例的功能模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，该终端设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口 1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(WIreless-FIdelity，WI-FI)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)存储器，也可以是稳定的非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对终端设备的限定，在实际应用中终端设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及多轴构型装置远程控制方法程序。
在图1所示的终端设备中，网络接口1004主要用于建立终端设备与存储多轴构型装置远程控制方法系统中所需的所有数据的服务器的通信连接；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明多轴构型装置远程控制方法设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在多轴构型装置远程控制方法设备中，所述多轴构型装置远程控制方法设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的多轴构型装置远程控制方法程序，并执行本发明实施提供的多轴构型装置远程控制方法。
结合图2，图2为本发明多轴构型装置远程控制方法第一实施例的流程示意图。
本实施例中，所述多轴构型装置远程控制方法包括以下步骤：
S10：获取控制偏移量，将所述控制偏移量转化为控制脉冲量。
应当理解的是，在获取控制偏移量之前，用户会预先设定一个位置作为起始位置，然后会控制多轴构型机械装置移动到预设设定好的预设起始位置，这个时候默认多轴构型机械装置位于竖直状态，同时会获取此时的空间位置坐标，并将获取到的空间位置坐标清零，以免此时的空间位置坐标参与到后续的计算，影响后面的目的地空间位置坐标，此时，会通过上位机获取控制偏移量，再获取控制偏移量之后，会将控制偏移量转换成控制脉冲量，控制偏移量都是用户为了操作机械装置，人机交互产生的偏移量。
S20：通过运动反解模型获取当前机械臂的空间坐标。
应当理解的是，此时上位机会通过多轴构型运动反解模型对当前机械手臂进行运动反解，通过运动反解获取当前机械臂的空间坐标，而空间坐标需要通过空间变换矩阵获得，本实施例的空间变换矩阵如下：
从而可以获得，
在公式中，s、c分别是sin和cos的简写，l1是摆动臂长度，l2是手抓长度， d是升降臂长度，θ1是旋转轴角度，θ3是摆动轴角度，θ4是手抓角度， 和都是空间变换矩阵。
通过上面的空间变换矩阵，可以得到多轴构型运动反解模型0P：
其中，0Px、0Py、0Pz分别代表坐标中的x、y、z轴，L为比例因子为1的齐次坐标单位矩阵。
S30：将所述空间坐标与所述控制脉冲量进行叠加，获取待计算量，通过运动正解模型计算所述待计算量，获取目的位置空间坐标。
应当理解的是，上位机会将通过运动反解获得的空间坐标与转换后的控制脉冲量进行叠加，然后通过多轴构型运动正解模型对叠加后的数据进行计算，获取新的空间位置坐标，这就是机械臂要移动的目的地空间位置坐标，同时会将目的地空间位置坐标以及机械臂移动指令发送给电控箱，并控制机械臂对应的关节运动至目的地空间位置坐标所在地点。
根据上文所述的公式可以求多轴构型运动正解模型，可以根据多轴机械臂实际使用情况，求出多轴构型运动正解模型(即求解对应的实际角度或位移参数，如θ1、d等参数)，所述θ1可以由如下公式计算。
S40：控制机械臂向所述目的位置空间坐标进行移动。
应当理解的是，在控制机械臂向所述目的位置空间坐标进行移动过程中，当机械臂停止移动时，会获取机械臂此时的空间位置坐标，然后将这个空间位置坐标与目的地空间位置坐标进行比较，若空间位置坐标与目的地空间位置坐标相同，则代表机械臂已经移动到指定位置，此时，开始工作；若空间位置坐标与目的地空间位置坐标不相同，则代表机械臂没有移动到指定位置，则机械臂会继续进行移动，直到移动到指定位置，在机械臂完成终端作业后，机械臂会退出当前工作环境。
应当理解的是，本实施例的远程控制技术是基于机械臂D-H模型，一种具体的D-H参数如表1所示：
| i | a<sub>i</sub> | α<sub>i</sub> | d<sub>i</sub> | θ<sub>i</sub> |
| 1 | 0 | 0 | 0 | θ<sub>1</sub> |
| 2 | 0 | 90° | d | 0 |
| 3 | l<sub>1</sub> | 0 | 0 | θ<sub>3</sub> |
| 4 | l<sub>2</sub> | 0 | 0 | θ<sub>4</sub> |
表1单腿模型D-H参数
需要说明的是，以上仅为举例说明，并不对本申请的技术方案构成任何限定。
通过上述描述不难发现，本实施例获取控制偏移量，将所述控制偏移量转化为控制脉冲量；通过运动反解模型获取当前机械臂的空间坐标；将所述空间坐标与所述控制脉冲量进行叠加，获取待计算量，通过运动正解模型计算所述待计算量，获取目的位置空间坐标；控制机械臂向所述目的位置空间坐标进行移动，本实施例通过对运动反解模型、运动正解模型以及其中参数的运用，使用户控制机械臂能够在狭小空间获得大范围的运动控制，并且大幅度提高用户在对机械手臂进行控制时的精确性，在控制机械手臂进行远程作业时的安全性和高效性，同时也提高人机交互的友好性和智能性，能够大大减缓人工作业负担和操作难度。
此外，本发明实施例还提出一种多轴构型装置远程控制方法装置。如图3 所示，该多轴构型装置远程控制方法装置包括：获取模块10、提取模块20、计算模块30、处理模块40。
获取模块10，用于获取控制偏移量，将所述控制偏移量转化为控制脉冲量；
提取模块20，用于通过运动反解模型获取当前机械臂的空间坐标；
计算模块30，用于将所述空间坐标与所述控制脉冲量进行叠加，获取待计算量，通过运动正解模型计算所述待计算量，获取目的位置空间坐标；
处理模块40，用于控制机械臂向所述目的位置空间坐标进行移动。
此外，需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。
另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的多轴构型装置远程控制方法，此处不再赘述。
此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质为计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有多轴构型装置远程控制方法程序，所述多轴构型装置远程控制方法程序被处理器执行时实现如下操作：
获取控制偏移量，将所述控制偏移量转化为控制脉冲量；
通过运动反解模型获取当前机械臂的空间坐标；
将所述空间坐标与所述控制脉冲量进行叠加，获取待计算量，通过运动正解模型计算所述待计算量，获取目的位置空间坐标；
控制机械臂向所述目的位置空间坐标进行移动。
进一步地，所述多轴构型装置远程控制方法程序被处理器执行时还实现如下操作：
设置多轴构型装置起始位置，将电机归零，控制所述多轴构型装置到所述起始位置，获取所述起始位置的初始空间坐标并将所述空间坐标归零。
进一步地，所述多轴构型装置远程控制方法程序被处理器执行时还实现如下操作：
所述多轴构型运动反解模型为：
其中，0P是当前机械臂的空间坐标，0Px、0Py、0Pz分别代表坐标中的x、y、 z轴，L为比例因子为1的齐次坐标单位矩阵，是空间变换矩阵。
进一步地，所述多轴构型装置远程控制方法程序被处理器执行时还实现如下操作：
所述空间变换矩阵为：
其中s、c分别为sin和cos简写，和都是空间变换矩阵。
进一步地，所述多轴构型装置远程控制方法程序被处理器执行时还实现如下操作：
所述空间变换矩阵和为：
其中，l1是摆动臂长度，l2是手抓长度，d是升降臂长度，θ1是旋转轴角度，θ3是摆动轴角度，θ4是手抓角度。
进一步地，所述多轴构型装置远程控制方法程序被处理器执行时还实现如下操作：
可以根据多轴机械臂实际使用情况，求出多轴构型运动正解模型(即求解对应的实际角度或位移参数，如θ1、d等参数)，所述θ1可以由如下公式计算：
通过所述多轴构型运动正解模型可以计算出目的位置空间坐标。
进一步地，所述多轴构型装置远程控制方法程序被处理器执行时还实现如下操作：
当机械臂停止时，获取当前位置空间坐标，将所述当前位置空间坐标与所述目的位置空间坐标进行比较，若所述当前位置空间坐标与所述目的位置空间坐标相同，则控制机械臂进行操作；若所述当前位置空间坐标与所述目的位置空间坐标不相同，则控制机械臂继续移动直至到达所述目的位置空间坐标。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多轴构型装置远程控制方法，其特征在于：包括以下步骤；
获取控制偏移量，将所述控制偏移量转化为控制脉冲量；
通过运动反解模型获取当前机械臂的空间坐标；
将所述空间坐标与所述控制脉冲量进行叠加，获取待计算量，通过运动正解模型计算所述待计算量，获取目的位置空间坐标；
控制机械臂向所述目的位置空间坐标进行移动。
2.如权利要求1所述的多轴构型装置远程控制方法，其特征在于：还包括以下步骤，设置多轴构型装置起始位置，将电机归零，控制所述多轴构型装置到所述起始位置，获取所述起始位置的初始空间坐标并将所述空间坐标归零。
3.如权利要求1所述的多轴构型装置远程控制方法，其特征在于：所述多轴构型运动反解模型为：
其中，0P是当前机械臂的空间坐标，0Px、0Py、0Pz分别代表坐标中的x、y、z轴，L为比例因子为1的齐次坐标单位矩阵，是空间变换矩阵。
4.如权利要求3所述的多轴构型装置远程控制方法，其特征在于：所述空间变换矩阵为：
其中s、c分别为sin和cos简写，和都是空间变换矩阵。
5.如权利要求4所述的多轴构型装置远程控制方法，其特征在于：所述空间变换矩阵和为：
其中，l1是摆动臂长度，l2是手抓长度，d是升降臂长度，θ1是旋转轴角度，θ3是摆动轴角度，θ4是手抓角度。
6.如权利要求1所述的多轴构型装置远程控制方法，其特征在于：可以根据多轴机械臂实际使用情况，求出多轴构型运动正解模型(即求解对应的实际角度或位移参数，如θ1、d等参数)，所述θ1可以由如下公式计算：
通过所述多轴构型运动正解模型可以计算出目的位置空间坐标。
7.如权利要求1所述的多轴构型装置远程控制方法，其特征在于：还包括以下步骤，当机械臂停止时，获取当前位置空间坐标，将所述当前位置空间坐标与所述目的位置空间坐标进行比较，若所述当前位置空间坐标与所述目的位置空间坐标相同，则控制机械臂进行操作；若所述当前位置空间坐标与所述目的位置空间坐标不相同，则控制机械臂继续移动直至到达所述目的位置空间坐标。
8.一种多轴构型装置远程控制方法装置，其特征在于，所述多轴构型装置远程控制方法装置包括：
获取模块，用于获取控制偏移量，将所述控制偏移量转化为控制脉冲量；
提取模块，用于通过运动反解模型获取当前机械臂的空间坐标；
计算模块，用于将所述空间坐标与所述控制脉冲量进行叠加，获取待计算量，通过运动正解模型计算所述待计算量，获取目的位置空间坐标；
处理模块，用于控制机械臂向所述目的位置空间坐标进行移动。
9.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的多轴构型装置远程控制方法程序，所述多轴构型装置远程控制方法程序配置为实现如权利要求1至7任一项所述的多轴构型装置远程控制方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质为计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有多轴构型装置远程控制方法程序，所述多轴构型装置远程控制方法程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的多轴构型装置远程控制方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20191220 |