CN111496579A - 一种机械臂、墙面处理方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种机械臂、打磨方法、电子设备及存储介质，涉及打磨设备作业技术领域。该方法通过确定机械臂的初始目标工作点，并获取打磨范围数据；根据所述打磨范围数据获取扫描用数据；根据所述扫描用数据对待处理墙面进行扫描，并获取由每个扫描点位到所述待处理墙面的距离构成点阵距离数组；根据所述点阵距离数组获取所述机械臂水平方向的倾斜角度和垂直方向的倾斜角度，以调整所述机械臂的姿态；对所述点阵距离数组进行处理，获取根据所述待处理墙面凹凸变化的机械臂到待处理墙面的距离变化量，根据待处理墙面的凹凸变化规划处理力度，提高处理精度和处理效率，解决现有的墙面处理方法误差大的问题。

Description

一种机械臂、墙面处理方法、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及墙面处理作业技术领域，具体而言，涉及一种机械臂、墙面处理方法、电子设备及存储介质。

背景技术

在墙面处理技术领域如对墙面打磨、喷涂等，如果采用手工或手持电动设备的方式对墙面进行处理，往往存在较大误差，或者采用三点确定一个基面的方法实现基本调平，具有一定的偶然性，无法在对墙面进行处理过程中，根据墙面实际情况进行及时调整，以达到较好的处理效果。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种机械臂、墙面处理方法、电子设备及存储介质，根据待处理墙面的凹凸变化规划对待处理墙面的处理力度，提高处理精度和处理效率，解决现有的墙面处理方法误差大的问题。

本申请实施例提供了一种机械臂，所述装置包括：

执行机构，用于对待处理墙面进行施工处理；

测距装置，安装在所述执行机构上，用于测量到所述待处理墙面的距离；

压力传感器，安装在所述执行机构上，用于感知对所述待处理墙面的处理力度；

控制器，用于根据所述测距装置测量到的扫描点位到待处理墙面的距离判定所述待处理墙面的凹凸状态，并根据所述待处理墙面的凹凸状态以及所述压力传感器反馈的处理力度，控制机械臂到待处理墙面的距离变化量。

在上述实现过程中，测距装置用于获取每个扫描点位到待处理墙面的距离，并通过获得的距离值的变化得到待处理墙面的凹凸状态，根据待处理墙面的凹凸状态以及压力传感器反馈的处理力度，控制机械臂到待处理墙面的距离变化量，从而实现对待处理墙面的精确、有效打磨，解决现有的墙面处理方法打磨误差大的问题。

进一步地，所述控制器包括：

处理范围数据获取模块，用于确定机械臂的初始目标工作点，并获取处理范围数据；

扫描用数据获取模块，用于根据所述处理范围数据获取扫描用数据；

点阵距离数组获取模块，用于根据所述扫描用数据对待处理墙面进行扫描，并获取由每个扫描点位到所述待处理墙面的距离构成点阵距离数组；

机械臂姿态调整模块，用于根据所述点阵距离数组获取所述机械臂水平方向的倾斜角度和垂直方向的倾斜角度，以调整所述机械臂的姿态；

处理力度获取模块，用于对所述点阵距离数组进行处理，获取根据所述待处理墙面凹凸变化的机械臂到待处理墙面的距离变化量。

在上述实现过程中，通过机械臂水平方向的倾斜角度和垂直方向的倾斜角度调整机械臂的姿态，实现了在三维空间内对机械臂进行自动姿态纠偏；还根据墙面的凹凸变化改变压力值，从而将待处理墙面打磨均匀且平整，从而实现对待处理墙面的精确、有效打磨，解决现有的墙面处理方法打磨误差大的问题。

本申请实施例还提供一种墙面处理方法，应用于上述实施例中的控制器，该方法包括：

确定机械臂的初始目标工作点，并获取处理范围数据；

根据所述处理范围数据获取扫描用数据；

根据所述扫描用数据对待处理墙面进行扫描，并获取由每个扫描点位到所述待处理墙面的距离构成点阵距离数组；

根据所述点阵距离数组获取所述机械臂水平方向的倾斜角度和垂直方向的倾斜角度，以调整所述机械臂的姿态；

对所述点阵距离数组进行处理，获取根据所述待处理墙面凹凸变化的机械臂到待处理墙面的距离变化量。

在上述实现过程中，根据每个扫描点位到待处理墙面的距离获取机械臂水平方向的倾斜角度和垂直方向的倾斜角度，以调整机械臂的姿态，使得执行机构与待处理墙面处于平行状态；再根据每个扫描点位到待处理墙面的距离获取待处理墙面的凹凸变化，并根据待处理墙面凹凸变化获取机械臂到待处理墙面的距离变化量，用于补偿机械臂在垂直于待处理墙面方向上的深度值，使打磨面平整且均匀，从而实现对待处理墙面的精确、有效打磨，解决现有的墙面处理方法打磨误差大的问题。

进一步地，所述确定初始目标工作点，包括：

移动至打磨工作点，获取到所述待处理墙面的距离信息；

判断所述距离信息是否在打磨工作的距离范围内；

若否，则重新定位打磨工作点，直至所述打磨工作点为初始目标工作点。

在上述实现过程中，通过对距离信息的判断，调整机械臂到待处理墙面的距离，使得机械臂在距离待处理墙面适当的距离范围内开展打磨工作。

进一步地，所述处理范围数据包括起始高度、结束高度和打磨宽度；所述根据所述处理范围数据获取扫描用数据，包括：

根据所述起始高度、结束高度和打磨宽度获取待处理墙面的水平扫描点数和垂直扫描点数；

根据所述水平扫描点数和垂直扫描点数获取扫描点位数据；

根据所述处理范围数据、所述扫描点位数据以及机械臂参数获取水平扫描半径和垂直扫描半径；所述机械臂参数包括执行机构的半径。

在上述实现过程中，根据上位机系统发送的起始高度、结束高度和打磨宽度以及执行机构的半径确定水平扫描点数和垂直扫描点数，以便后续对待处理墙面进行水平和垂直扫描。

进一步地，所述根据所述扫描用数据对待处理墙面进行扫描，并获取由每个扫描点位到所述待处理墙面的距离构成点阵距离数组，包括：

根据所述水平扫描点数、所述垂直扫描点数、所述水平扫描半径和所述垂直扫描半径对所述待处理墙面沿着“弓”形轨迹进行扫描；

获取每个扫描点位对应的所述机械臂到待处理墙面的距离数据；

将所述距离数据依次排列并构成点阵距离数组。

在上述实现过程中，通过水平扫描点数、垂直扫描点数、水平扫描半径和垂直扫描半径确定扫描点位和扫描范围，以对待处理墙面沿着“弓”形轨迹进行扫描，从而获取每个扫描点位对应的机械臂到待处理墙面的距离数据。

进一步地，所述根据所述点阵距离数组获取所述机械臂水平方向的倾斜角度和垂直方向的倾斜角度，以调整所述机械臂的姿态，包括：

基于水平方向上的扫描点位，将所述点阵距离数组分成左距离矩阵和右距离矩阵；

根据所述左距离矩阵和所述右距离矩阵获取水平方向上的偏移量；

根据所述水平方向上的偏移量获取水平方向的倾斜角度；

基于垂直方向上的扫描点位，将所述点阵距离数组分成上距离矩阵和下距离矩阵；

根据所述上距离矩阵和所述下距离矩阵获取垂直方向上的偏移量；

根据所述垂直方向上的偏移量获取垂直方向的倾斜角度；

根据所述水平方向的倾斜角度和所述垂直方向的倾斜角度调整所述机械臂的姿态，以使所述执行机构与所述待处理墙面处于平行状态。

在上述实现过程中，通过水平方向上的偏移量确定水平方向的倾斜角度，通过垂直方向上的偏移量确定垂直方向的倾斜角度，根据水平方向的倾斜角度和垂直方向的倾斜角度调整机械臂的姿态，使得执行机构与待处理墙面处于平行状态，实现对机械臂的姿态的三维纠偏。

进一步地，所述对所述点阵距离数组进行处理，获取根据所述待处理墙面凹凸变化的机械臂到待处理墙面的距离变化量，包括：

根据所述点阵距离数组获取距离残差数组；

根据所述距离残差数组和预设的打磨点位的给进量和压力的转换关系获取打磨点位的给进量的变化值和压力传感器的关系；

根据所述打磨点位的给进量和压力传感器的关系获取所述待处理墙面凹凸变化与所述机械臂、所述待处理墙面之间的距离变化量的关系。

在上述实现过程中，已知压力传感器的力度与电压值的关系，可以根据待处理墙面的凹凸变化来改变压力值，从而改变机械臂、待处理墙面之间的距离变化量，实现根据待处理墙面的凹凸变化的自适应打磨。

本申请实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使计算机设备执行上述中任一项所述的墙面处理方法。

本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行上述中任一项所述的墙面处理方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的控制器的结构框图；

图2为本申请实施例提供的控制器的整体结构框图；

图3为本申请实施例提供的一种打磨方法的流程图；

图4为本申请实施例提供的基于待处理墙面建立的空间三维坐标系的示意图；

图5为本申请实施例提供的确定机械臂的初始目标工作点的流程图；

图6为本申请实施例提供的获取扫描用数据的流程图；

图7为本申请实施例提供的生成点阵距离数组的流程图；

图8为本申请实施例提供的获取倾斜角度的流程图；

图9为本申请实施例提供的获取机械臂到待处理墙面的距离变化量的流程图。

图标：

100-打磨范围数据获取模块；101-距离信息获取模块；102-判断模块；103-初始目标工作点确定模块；200-扫描用数据获取模块；201-扫描点数获取模块；202-扫描点位数据获取模块；203-扫描半径获取模块；300-点阵距离数组获取模块；301-扫描模块；302-距离数据获取模块；303-点阵距离数组生成模块；400-机械臂姿态调整模块；401-第一点阵距离数组分割模块；402-水平偏移量获取模块；403-水平倾斜角度获取模块；404-第二点阵距离数组分割模块；405-垂直偏移量获取模块；406-垂直倾斜角度获取模块；407-姿态调整模块；500-处理力度获取模块；501-距离残差数组获取模块；502-第一转换关系获取模块；503-第二转换关系获取模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

本申请中的机械臂是一种由作业机器人进行末端控制的作业装置，可以应用于墙面处理领域，如在墙面打磨领域可以实现针对复杂墙面的自动打磨，在墙面喷涂领域，可以针对待处理墙面的凹凸变化，及时调整以实现平整喷涂，并且该机械臂不属于固定工作台上的工件，因此其使用范围不受限制，可以代替现有的机械臂，如直接安装在打磨机器人上，节约成本。

示例的，在对待处理墙面进行打磨时，在使用时，打磨机器人手动或自动定位合适的打磨位置或打磨地点，通过控制机械臂实现对待处理墙面的打磨。

机械臂安装于打磨机器人的底座上，辅助机器人实现对墙面的打磨，机械臂的结构除辅助实现打磨功能的如动力装置之外，其结构具体还包括执行机构工装，执行机构工装上安装有如下结构：

执行机构，如打磨盘，用于对待处理墙面进行打磨，机械臂上还安装有打磨电机，用于带动打磨盘实现打磨；

测距装置，如激光测距仪，安装在打磨盘上，用于测量到待处理墙面的距离；

压力传感器，安装在打磨盘上，用于感知打磨力度，还可以判断是否接触到待处理墙面，并将检测结果反馈至控制器；示例的，在本申请中压力传感器可以采用电阻应变式传感器，在原理上，压力传感器的力度(F)与电压值(U)成正比，即：

F＝Cr*U；

其中，Cr为比例系数常数值。

控制器，用于根据测距装置测量到的扫描点位到待处理墙面的距离判定待处理墙面的凹凸状态，并根据所述待处理墙面的凹凸状态以及压力传感器反馈的打磨力度，控制机械臂到待处理墙面的距离变化量。

该机械臂可以用于扫描点位信息来进行滤波处理和提前规划变化趋势的工艺机器人上，只需在现有机械臂的基础上安装检测距离信息的测距装置，适用性广，应用性强，效率高。

具体的，请参看图1，图1为本申请实施例提供的控制器的结构框图。

控制器可以包括：

打磨范围数据获取模块100，用于确定机械臂的初始目标工作点，并获取打磨范围数据；

扫描用数据获取模块200，用于根据打磨范围数据获取扫描用数据；

点阵距离数组获取模块300，用于根据扫描用数据对待处理墙面进行扫描，并获取由每个扫描点位到待处理墙面的距离构成点阵距离数组；

机械臂姿态调整模块400，用于根据点阵距离数组获取机械臂水平方向的倾斜角度和垂直方向的倾斜角度，以调整所述机械臂的姿态；

打磨力度获取模块500，用于对点阵距离数组进行处理，获取根据待处理墙面凹凸变化的机械臂到待处理墙面的距离变化量。

如图2所示，为本申请实施例提供的控制器的整体结构框图。打磨范围数据获取模块100包括：

距离信息获取模块101，用于移动至打磨工作点，获取到待处理墙面的距离信息；

判断模块102，用于判断距离信息是否在打磨工作的距离范围内；

初始目标工作点确定模块103，用于如果距离信息不在打磨工作的距离范围内，则重新定位打磨工作点，直至打磨工作点为初始目标工作点。

扫描用数据获取模块200包括：

扫描点数获取模块201，用于根据所述起始高度、结束高度和打磨宽度获取待处理墙面的水平扫描点数和垂直扫描点数；

扫描点位数据获取模块202，根据水平扫描点数和垂直扫描点数获取扫描点位数据；

扫描半径获取模块203，用于根据打磨范围数据、扫描点位数据以及机械臂参数获取水平扫描半径和垂直扫描半径；机械臂参数包括执行机构的尺寸参数如打磨盘的半径。

点阵距离数组获取模块300包括：

扫描模块301，用于根据水平扫描点数、所述垂直扫描点数、所述水平扫描半径和所述垂直扫描半径对所述待处理墙面沿着“弓”形轨迹进行扫描；

距离数据获取模块302，获取每个扫描点位对应的所述机械臂到待处理墙面的距离数据；

点阵距离数组生成模块303，用于将距离数据依次排列并构成点阵距离数组。

机械臂姿态调整模块400包括：

第一点阵距离数组分割模块401，用于基于水平方向上的扫描点位，将点阵距离数组分成左距离矩阵和右距离矩阵；

水平偏移量获取模块402，用于根据左距离矩阵和右距离矩阵获取水平方向上的偏移量；

水平倾斜角度获取模块403，用于根据水平方向上的偏移量获取水平方向的倾斜角度；

第二点阵距离数组分割模块404，基于垂直方向上的扫描点位，将所述点阵距离数组分成上距离矩阵和下距离矩阵；

垂直偏移量获取模块405，根据上距离矩阵和下距离矩阵获取垂直方向上的偏移量；

垂直倾斜角度获取模块406，根据垂直方向上的偏移量获取垂直方向的倾斜角度；

姿态调整模块407，根据水平方向的倾斜角度和垂直方向的倾斜角度调整所述机械臂的姿态，以使执行机构与待处理墙面处于平行状态。

打磨力度获取模块500包括：

距离残差数组获取模块501，用于根据点阵距离数组获取距离残差数组；

第一转换关系获取模块502，用于根据距离残差数组和预设的打磨点位的给进量和压力的转换关系获取打磨点位的给进量的变化值和压力传感器的关系；

第二转换关系获取模块503，用于根据打磨点位的给进量和压力传感器的关系获取待处理墙面凹凸变化与机械臂、待处理墙面之间的距离变化量的关系。

实施例2

本申请实施例提供一种墙面处理方法，具体为一种打磨方法，应用于实施例1中的控制器，如图3所示，为本申请实施例提供的一种打磨方法的流程图。该方法具体可以包括以下步骤：

步骤S100：确定机械臂的初始目标工作点，并获取打磨范围数据；

在步骤S100之前，需先建立基于待打磨墙面的三维坐标系World(x,y,z)，如图4所示，为基于待打磨墙面建立的空间三维坐标系的示意图，打磨机械臂的中心作为该三维坐标系的原点，在下述机械臂的姿态调整完毕后，打磨盘与待打磨墙壁处于平行状态，打磨盘沿着x轴的方向移动，从而改变与待打磨墙面之间的距离。

如图5所示，为确定机械臂的初始目标工作点的流程图。步骤S100具体可以包括：

步骤S101：移动至打磨工作点，获取到待打磨墙面的距离信息；

示例的，机器人自动定位机械臂至打磨工作点pos1(x,y,z)，调整打磨开始姿态，获取激光测距仪的距离信息D1。

步骤S102：判断距离信息是否在打磨工作的距离范围内；

步骤S103：若否，则重新定位打磨工作点，直至打磨工作点为初始目标工作点。

判断上述距离信息D1是否在预设的打磨工作的距离范围内，如果是，则可以进入下一步骤；若否，即机械臂距离待打磨墙面太远或是太近，或是处于测距装置的测量盲区，则需要返回步骤S101，重新定位打磨工作点，直至打磨工作点为初始目标工作点，使得机械臂在待打磨墙面的适当距离范围内，便于开展打磨工作。

接收上位机系统发送的打磨范围数据，打磨范围数据可以根据机器人可进行合适工作范围确定，打磨范围数据包括：起始高度StartHeight、结束高度EndHeight和打磨宽度AreaLenght。

步骤S200：根据打磨范围数据获取扫描用数据；

示例的，如图6所示，为获取扫描用数据的流程图，该步骤具体可以包括：

步骤S201：根据起始高度、结束高度和打磨宽度获取待打磨墙面的水平扫描点数和垂直扫描点数；

根据起始高度StartHeight、结束高度EndHeight和打磨宽度AreaLenght计算机械臂相对于待打磨墙面的水平方向(y方向)的水平扫描点数N和垂直方向(z方向)的垂直扫描点数M，具体公式如下：

N＝ceil(AreaLenght/(2.0*R))-1；

M＝ceil((EndHeight-StartHeight)/(2.0*R))-1；

其中，R为打磨盘的半径；ceil()函数为向上取整函数。

步骤S202：根据水平扫描点数和垂直扫描点数获取扫描点位数据；

由上述可得，扫描点位数据即扫描点位总数＝N*M，各个扫描点位构成了待打磨墙面的点阵集。

步骤S203：根据打磨范围数据、扫描点位数据以及机械臂参数获取水平扫描半径和垂直扫描半径；机械臂参数包括打磨盘的半径。

为了提高打磨工艺效率，同时机械臂作业范围应当适应待打磨墙面的范围大小，每次打磨工艺在点阵集中的点位与点位之间行走的距离，需要根据待打磨墙面的大小范围变化而变化。因此，扫描半径包括以下几种情况：

计算水平扫描半径ScanR_Y需要用到的参数有：

n＝AreaLenght/(2.0*R)-1；

当y方向上待打磨墙面的水平范围值大于或等于三个打磨盘直径数值时，打磨工艺y方向上的水平扫描半径等于2倍的打磨盘的半径值减去打磨重叠的区域宽度，即：

当n>＝2.0，ScanR_Y＝(2.0*R-Overlap)；

其中，Overlap为打磨重叠的区域宽度，0<Overlap<2.0*R；

当y方向上待打磨待打磨墙面的水平范围值大于两个打磨盘直径数值且小于三个打磨盘直径数值时，打磨工艺y方向上的水平扫描半径等于打磨盘的半径值，即：

当1.0<n<2.0，ScanR_Y＝R；

当y方向上待打磨墙面的水平范围值大于0且小于等于两个打磨盘直径数值时，打磨工艺y方向上的水平扫描半径等于打磨圆盘的半径值的二分之一，即：

当n<＝1.0，ScanR_Y＝R/2.0；

计算垂直扫描半径ScanR_Z需要用到的参数有：

m＝(EndHeight-StartHeight)/(2.0*R)-1；

当Z方向上待打磨墙面垂直范围值大于或等于三个打磨盘直径数值时，打磨工艺z方向上的垂直扫描半径等于2倍的打磨盘的半径值减去打磨重叠的区域宽度，即：

当m>＝2.0，ScanR_Z＝(2.0*R-Overlap)；

当z方向上待打磨墙面垂直范围值大于两个打磨盘直径数值和小于三个打磨盘直径数值时，打磨工艺z方向上的垂直扫描半径等于打磨盘的半径值，即：

当1.0<m<2.0，ScanR_Z＝R；

当z方向上待打磨墙面垂直范围值大于0且小于等于两个打磨盘直径数值时，打磨工艺z方向垂直扫描半径等于打磨圆盘的半径值的二分之一，即：

当m<＝1.0，ScanR_Z＝R/2.0。

步骤S300：根据扫描用数据对待打磨墙面进行扫描，并获取由每个扫描点位到待打磨墙面的距离构成点阵距离数组；

如图7所示，为生成点阵距离数组的流程图，该步骤具体可以包括：

步骤S301：根据水平扫描点数、垂直扫描点数、水平扫描半径和垂直扫描半径对待打磨墙面沿着“弓”形轨迹进行扫描；

步骤S302：获取每个扫描点位对应的机械臂到待打磨墙面的距离数据；

机械臂利用上述的机械臂相对于待打磨墙面的y方向水平扫描点数N，相对于待打磨墙面的z方向的垂直扫描点数M，两扫描点位之间的水平扫描半径ScanR_Y和垂直扫描半径ScanR_Z对待打磨墙面进行“弓”形轨迹的扫描；并在扫描过程中获得每个扫描点位对应的到待打磨墙面的距离数据D2。

步骤S303：将距离数据依次排列并构成点阵距离数组。

将每个扫描点位对应的到待打磨墙面的距离数据D2按照顺序依次放入点阵距离数组DataArr[k]中，其中，k用于标记扫描点位，0<k<＝M*N且k取正整数。

步骤S400：根据点阵距离数组获取机械臂水平方向的倾斜角度和垂直方向的倾斜角度，以调整机械臂的姿态；

如图8所示，为获取倾斜角度的流程图。该步骤具体可以包括：

步骤S401：基于水平方向上的扫描点位，将点阵距离数组分成左距离矩阵和右距离矩阵；

步骤S402：根据左距离矩阵和右距离矩阵获取水平方向上的偏移量；

将点阵距离数组DataArr[k]按照待打磨墙面上的扫描点位左右分布分成左距离矩阵和右距离矩阵，并分别计算左距离矩阵的平均值leftaver和右距离矩阵的平均值rightaver，将左距离矩阵的平均值leftaver减去右距离矩阵的平均值rightaver，得到基于三维坐标系World(x,y,z)y轴方向的偏移量Δy，即：

y轴方向的偏移量Δy＝leftaver-rightaver。

步骤S403：根据水平方向上的偏移量获取水平方向的倾斜角度；

计算待打磨墙面左右半边的扫描点位的平均数值的距离LY，包括以下两种情况：

当相对于待打磨墙面的y方向的水平扫描点数N为偶数时：

LY＝ScanR_Y*(N/2.0)；

当相对于待打磨墙面的y方向的水平扫描点数N为奇数时：

LY＝ScanR_Y*int((N-1)/2.0)；

其中，int()为向下取整函数。

计算水平方向的倾斜角度时，计算Δy和LY的商，得到机械臂基于待打磨墙面的三维坐标系World(x,y,z)y轴方向的倾斜率RY，再根据反正切三角函数Arctan计算出机械臂基于待打磨墙面的三维坐标系World(x,y,z)y轴方向的倾斜角度ΔY°，即：

Δy°＝-(arctan(ΔY/LY))。

步骤S404：基于垂直方向上的扫描点位，将点阵距离数组分成上距离矩阵和下距离矩阵；

步骤S405：根据上距离矩阵和下距离矩阵获取垂直方向上的偏移量；

将点阵距离数组DataArr[k]按照待打磨墙面上的扫描点位上下分布分成上距离矩阵和下距离矩阵，并分别计算上距离矩阵的平均值upaver和下距离矩阵的平均值downaver，将上距离矩阵的平均值upaver减去下距离矩阵的平均值downaver，得到基于三维坐标系World(x,y,z)z轴方向的偏移量Δz，即：

z轴方向的偏移量Δz＝upaver-downaver。

步骤S406：根据垂直方向上的偏移量获取垂直方向的倾斜角度；

计算待打磨墙面上下半边的扫描点位的平均数值的距离LZ，包括以下两种情况：

当相对于待打磨墙面的z方向的垂直扫描点数M为偶数时：

LZ＝ScanR_Z*(M/2.0)；

当相对于待打磨墙面的z方向的垂直扫描点数M为奇数时：

LZ＝ScanR_Z*int((M-1)/2.0)。

计算垂直方向的倾斜角度时，计算Δz和LZ的商，得到机械臂基于待打磨墙面的三维坐标系World(x,y,z)z轴方向的倾斜率RZ，再根据反正切三角函数Arctan计算出机械臂基于待打磨墙面的三维坐标系World(x,y,z)z轴方向的倾斜角度ΔZ°，即：

ΔZ°＝-(arctan(ΔZ/LZ))。

步骤S407：根据水平方向的倾斜角度和垂直方向的倾斜角度调整机械臂的姿态，以使打磨盘与待打磨墙面处于平行状态。

将机械臂按照上述倾斜角角度ΔY°和ΔZ°调整姿态，以实现打磨盘与待打磨墙面的平行，实现了在三维立体空间内对打磨装置的自动姿态纠偏。

步骤S500：对点阵距离数组进行处理，获取根据待打磨墙面凹凸变化的机械臂到待打磨墙面的距离变化量。

如图9所示，为获取机械臂到待打磨墙面的距离变化量的流程图。该步骤具体可以包括：

步骤S501：根据点阵距离数组获取距离残差数组；

去除点阵距离数组DataArr[k]中的最大值和最小值，再计算点阵距离的平均值Daver，Daver＝Triaver(DataArr,percent)，Triaver()为去掉最大值和最小值的函数，percent为去掉最大最小值的比例系数，比例系数由最大值以及最小值出现的概率确定；再计算机械臂伸展至待打磨墙面的平均距离Xave：

Xaver＝Daver-Len；

其中，Len为打磨盘的长度值。

点阵距离数组DataArr[k]减去点阵距离的平均值Daver，即可得到距离残差数组RsArr[k]：

RsArr[k]＝DataArr[k]-Daver。

步骤S502：根据距离残差数组和预设的打磨点位的给进量和压力的转换关系获取打磨点位给进量的变化值和压力传感器的关系；

在前期调试出机械臂对打磨点位的给进量和压力的转换关系，同时调试出合适的压力值，即可得到打磨点位给进量的变化值与压力传感器的关系：

d[k]＝RsArr[k]-Kf*(Cf-Cr*U(k))；

其中，d[k]表示打磨点位给进量的变化值，Kf为单位压力值和单位距离值的变化系数，Cf为压力值常量。

步骤S503：根据打磨点位的给进量变化量和压力传感器的关系获取待打磨墙面凹凸变化与机械臂、待打磨墙面之间的距离变化量的关系。

当d[k]<0即待打磨墙面为凸出墙面时，

x[k]＝Daver-Len-d[k]＝Daver-Len-RsArr[k]+Kf*(Cf-Cr*U(k))＝Daver-Len-(DataArr[k]-Daver)-RsArr[k]+Kf*(Cf-Cr*U(k))＝2*Daver-Len-DataArr[k]+Kf*(Cf-Cr*U(k))；

当d[k]>＝0即待打磨墙面为凹陷墙面时，

x[k]＝Daver-Len。

通过该方法可以补偿机械臂x轴方向的深度值，使打磨面平整且均匀，根据打磨点位给进量的变化值d[k]判定待打磨墙面的凹凸状态，并根据待打磨墙面的凹凸状态以及压力传感器反馈的打磨力度，控制打磨机械臂到待打磨墙面的距离变化量，从而实现对待打磨墙面的有效打磨，解决现有的打磨方法打磨误差大、效率低的问题。

本申请所述的墙面处理方法还可以应用于对墙面的喷涂，其实现过程与上述对待处理墙面进行打磨的实现过程相同，在此不再赘述。

实施例3

本申请实施例还提供一种电子设备，电子设备包括存储器以及处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使计算机设备执行实施例2中所述的墙面处理方法。

本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行实施例2中所述的墙面处理方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种机械臂，其特征在于，包括：

执行机构，用于对待处理墙面进行施工处理；

测距装置，安装在所述执行机构上，用于测量到所述待处理墙面的距离；

压力传感器，安装在所述执行机构上，用于感知对所述待处理墙面的处理力度；

控制器，用于根据所述测距装置测量到的扫描点位到待处理墙面的距离判定所述待处理墙面的凹凸状态，并根据所述待处理墙面的凹凸状态以及所述压力传感器反馈的对所述待处理墙面的处理力度，控制机械臂到所述待处理墙面的距离变化量。

2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述控制器包括：

打磨范围数据获取模块，用于确定机械臂的初始目标工作点，并获取打磨范围数据；

扫描用数据获取模块，用于根据所述打磨范围数据获取扫描用数据；

点阵距离数组获取模块，用于根据所述扫描用数据对待处理墙面进行扫描，并获取由每个扫描点位到所述待处理墙面的距离构成点阵距离数组；

机械臂姿态调整模块，用于根据所述点阵距离数组获取所述机械臂水平方向的倾斜角度和垂直方向的倾斜角度，以调整所述机械臂的姿态；

处理力度获取模块，用于对所述点阵距离数组进行处理，获取根据所述待处理墙面凹凸变化的机械臂到待处理墙面的距离变化量。

3.一种墙面处理方法，其特征在于，应用于权利要求1-2任一项所述的控制器，所述方法包括：

确定机械臂的初始目标工作点，并获取处理范围数据；

根据所述处理范围数据获取扫描用数据；

根据所述扫描用数据对待处理墙面进行扫描，并获取由每个扫描点位到所述待处理墙面的距离构成点阵距离数组；

根据所述点阵距离数组获取所述机械臂水平方向的倾斜角度和垂直方向的倾斜角度，以调整所述机械臂的姿态；

对所述点阵距离数组进行处理，获取根据所述待处理墙面凹凸变化的机械臂到待处理墙面的距离变化量。

4.根据权利要求3所述的墙面处理方法，其特征在于，所述确定初始目标工作点，包括：

移动至打磨工作点，获取到所述待处理墙面的距离信息；

判断所述距离信息是否在打磨工作的距离范围内；

若否，则重新定位打磨工作点，直至所述打磨工作点为初始目标工作点。

5.根据权利要求3所述的墙面处理方法，其特征在于，所述处理范围数据包括起始高度、结束高度和打磨宽度；所述根据所述处理范围数据获取扫描用数据，包括：

根据所述起始高度、结束高度和打磨宽度获取待处理墙面的水平扫描点数和垂直扫描点数；

根据所述水平扫描点数和垂直扫描点数获取扫描点位数据；

根据所述处理范围数据、所述扫描点位数据以及机械臂参数获取水平扫描半径和垂直扫描半径；所述机械臂参数包括执行机构的尺寸参数。

6.根据权利要求5所述的墙面处理方法，其特征在于，所述根据所述扫描用数据对待处理墙面进行扫描，并获取由每个扫描点位到所述待处理墙面的距离构成点阵距离数组，包括：

根据所述水平扫描点数、所述垂直扫描点数、所述水平扫描半径和所述垂直扫描半径对所述待处理墙面沿着“弓”形轨迹进行扫描；

获取每个扫描点位对应的所述机械臂到待处理墙面的距离数据；

将所述距离数据依次排列并构成点阵距离数组。

7.根据权利要求6所述的墙面处理方法，其特征在于，所述根据所述点阵距离数组获取所述机械臂水平方向的倾斜角度和垂直方向的倾斜角度，以调整所述机械臂的姿态，包括：

基于水平方向上的扫描点位，将所述点阵距离数组分成左距离矩阵和右距离矩阵；

根据所述左距离矩阵和所述右距离矩阵获取水平方向上的偏移量；

根据所述水平方向上的偏移量获取水平方向的倾斜角度；

基于垂直方向上的扫描点位，将所述点阵距离数组分成上距离矩阵和下距离矩阵；

根据所述上距离矩阵和所述下距离矩阵获取垂直方向上的偏移量；

根据所述垂直方向上的偏移量获取垂直方向的倾斜角度；

根据所述水平方向的倾斜角度和所述垂直方向的倾斜角度调整所述机械臂的姿态，以使所述执行机构与所述待处理墙面处于平行状态。

8.根据权利要求3所述的墙面处理方法，其特征在于，所述对所述点阵距离数组进行处理，获取根据所述待处理墙面凹凸变化的机械臂到待处理墙面的距离变化量，包括：

根据所述点阵距离数组获取距离残差数组；

根据所述距离残差数组和预设的打磨点位的给进量和压力的转换关系获取打磨点位的给进量的变化值和压力传感器的关系；

根据所述打磨点位的给进量和压力传感器的关系获取所述待处理墙面凹凸变化与所述机械臂、所述待处理墙面之间的距离变化量的关系。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使计算机设备执行根据权利要求3至8中任一项所述的墙面处理方法。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行权利要求3至8中任一项所述的墙面处理方法。

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