CN113334391B - 一种机械臂的摆位控制方法、系统、机器人及存储介质 - Google Patents
一种机械臂的摆位控制方法、系统、机器人及存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113334391B CN113334391B CN202110899013.7A CN202110899013A CN113334391B CN 113334391 B CN113334391 B CN 113334391B CN 202110899013 A CN202110899013 A CN 202110899013A CN 113334391 B CN113334391 B CN 113334391B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mechanical arm
- controller
- arm
- pose
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
- B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
- B25J9/161—Hardware, e.g. neural networks, fuzzy logic, interfaces, processor
Abstract
本申请公开了一种机械臂的摆位控制方法、系统、机器人及存储介质,所述机械臂的摆位控制方法包括:接收控制器传输的控制指令;其中,所述控制指令用于控制机械臂沿三轴方向运动;根据控制指令确定机械臂的增量位姿变换矩阵;根据机械臂的当前位姿变换矩阵和增量位姿变换矩阵计算机械臂的目标位姿;计算机械臂变换至目标位姿的移动路径,并控制机械臂按照移动路径执行摆位操作。本申请能够实现了机械臂的自动化摆位,提高了机械臂摆位的精准度。本申请公开的机械臂的摆位控制系统、机器人及存储介质,也具有以上有益效果。
Description
技术领域
本申请涉及机械臂自动化控制领域,特别涉及一种机械臂的摆位控制方法、系统、机器人及存储介质。
背景技术
随着科技的进步,机器人技术逐渐成熟并被广泛应用。机器人通常包括主操作台及从操作设备,主操作台包括手柄,操作人员通过操作手柄向从操作设备发送控制命令;从操作设备包括机械臂,机械臂远端具有操作臂,操作臂具有末端器械。由于机器人通常具有多个机械臂,在操作过程中可以根据分工不同在不同的机械臂上安装不同的操作器械,如手术刀、手术剪、内窥镜、喷头、电焊等。
为了提高机械臂操作精度,本领域中通常在机械臂进入工作流程之前对机械臂进行摆位操作,以使机械臂的关节摆放至特定位置和特定姿态。相关技术中主要依赖人工拖动机械臂以使其机械臂上的末端器械能够运动至期望位姿,但是上述通过人工拖动机械臂进行摆位的精准度较低。
因此,如何提高机械臂摆位的精准度是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种机械臂的摆位控制方法、系统、机器人及存储介质,能够提高机械臂摆位的精准度。
为解决上述技术问题,本申请提供一种机械臂的摆位控制方法,该机械臂的摆位控制方法包括:
接收控制器传输的控制指令;其中,所述控制指令用于控制机械臂沿三轴方向运动;
根据所述控制指令确定所述机械臂的增量位姿变换矩阵;
根据所述机械臂的当前位姿变换矩阵和所述增量位姿变换矩阵计算所述机械臂的目标位姿;
计算所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径,并控制所述机械臂按照所述移动路径执行摆位操作。
可选的,所述控制器包括摇杆,所述摇杆安装于机械臂滑台的顶部,所述滑台为设置于所述机械臂末端、用于安装操作器械的装置,所述机械臂安装于机器人本体。
可选的,计算所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径,包括:
确定操作器械的尖端位置;
根据所述操作器械的尖端位置对所述目标位姿执行逆运动学计算,得到所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径。
可选的,所述确定操作器械的尖端位置,包括:
根据所述机械臂中每一关节的电机参数得到关节坐标,通过所述关节坐标的变换矩阵计算所述操作器械的尖端位置。
可选的,在通过所述关节坐标的变换矩阵计算所述操作器械的尖端位置之前,还包括:
根据所述机械臂的结构参数构建对应的3D模型;
利用所述3D模型计算所述关节坐标的变换矩阵。
可选的,计算所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径,包括:
获取所述机械臂的操作空间;其中,所述机械臂的操作空间与其他机械臂的操作空间不相交;
在所述机械臂的操作空间内求解所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径。
可选的,还包括:
若所述机械臂处于工作状态,则将所述控制器设置为锁定状态;
若所述机械臂处于非工作状态,则将所述控制器设置为解锁状态;
相应的,在接收控制器传输的控制指令之后,还包括:
判断所述控制器是否处于解锁状态;
若是,则进入根据所述控制指令确定所述机械臂的增量位姿变换矩阵的步骤;
若否,则不响应所述控制指令。
可选的,还包括:
在所述机械臂处于工作状态时,判断是否接收到摇杆解锁信号;
若是,则将所述控制器设置为解锁状态,以便根据所述控制器传输的控制指令控制所述机械臂运动。
本申请还提供了一种机械臂的摆位控制系统,该系统包括:
指令接收模块,用于接收控制器传输的控制指令;其中,所述控制指令用于控制机械臂沿三轴方向运动;
增量矩阵确定模块,用于根据所述控制指令确定所述机械臂的增量位姿变换矩阵;
目标位姿确定模块,用于根据所述机械臂的当前位姿变换矩阵和所述增量位姿变换矩阵计算所述机械臂的目标位姿;
摆位控制模块,用于计算所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径,并控制所述机械臂按照所述移动路径执行摆位操作。
本申请还提供了一种存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序执行时实现上述机械臂的摆位控制方法执行的步骤。
本申请还提供了一种机器人,包括存储器、处理器和切换按键,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现上述机械臂的摆位控制方法的步骤,所述切换按键用于将机械臂的控制方式切换为触觉反馈设备的远端控制或控制器的近端控制。
本申请提供了一种机械臂的摆位控制方法,包括:接收控制器传输的控制指令;其中,所述控制指令用于控制机械臂沿三轴方向运动;根据所述控制指令确定所述机械臂的增量位姿变换矩阵;根据所述机械臂的当前位姿变换矩阵和所述增量位姿变换矩阵计算所述机械臂的目标位姿;计算所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径,并控制所述机械臂按照所述移动路径执行摆位操作。
本申请中控制器传输的控制指令为用于控制机械臂沿三轴方向运动的指令,即可以根据控制指令确定机械臂上各个关节的位置和姿态的变化,进而可以确定机械臂的增量位姿变换矩阵。增量位姿变化矩阵为用于描述机械臂将要达到的位姿与机械臂的当前位姿的差异情况,利用增量位姿变化矩阵和当前位姿变换矩阵可以计算机械臂的目标位姿。通过控制机械臂按照移动路径移动至目标位姿可以完成机械的摆位操作。上述过程无需人工拖动机械臂,实现了机械臂的自动化摆位,提高了机械臂摆位的精准度。本申请同时还提供了一种机械臂的摆位控制系统、一种机器人和一种存储介质,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申请实施例,下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,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为本申请实施例所提供的一种机械臂的摆位控制方法的流程图;
图2为本申请实施例所提供的一种机械臂的结构示意图;
图3为本申请实施例所提供的一种移动路径的计算方法的流程图;
图4为本申请实施例所提供的一种实际应用中机械臂的摆位控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
下面请参见图1,图1为本申请实施例所提供的一种机械臂的摆位控制方法的流程图。
具体步骤可以包括:
S101:接收控制器传输的控制指令;
本实施例可以应用于机械臂的控制设备,通过规划机械臂的移动路径实现机械臂的摆位。上述摆位指:将机械臂的关节摆放至特定位置和特定姿态的过程,以便机械臂对操作对象进行操作。机械臂可以为零件装配机器人、送餐机器人、搬运机器人或手术机器人的机械臂。
所述滑台为设置于所述机械臂末端、用于安装操作器械的装置,所述机械臂安装于机器人本体。请参见图2,图2为本申请实施例所提供的一种机械臂的结构示意图,图中的A为控制器,B为机械臂滑台,C机械臂滑台上的操作器械,J1~J6为6个关节,如图2所示本实施例中的控制器包括摇杆(即该控制器为摇杆控制器),所述摇杆安装于机械臂滑台的顶部,所述滑台为设置于所述机械臂末端、用于安装操作器械的装置,所述机械臂安装于机器人本体。上述控制器可以用于控制所述机械臂沿三轴方向运动,即该控制器能够控制机械臂的关节沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向中任一种方向或任几种方向移动,上述X轴、Y轴和Z轴为控件直角坐标系中的坐标轴。用户可以通过操作控制器的摇杆来输入控制指令,该控制指令中可以包括对机械臂中每一电机的控制信息。人手操作摇杆更加轻松和省力,能够实现三维空间的全方位运动,还能够屏蔽按键方向控制的费力、按键错按的问题,使得机械臂的摆位更准确也更容易。
S102:根据所述控制指令确定所述机械臂的增量位姿变换矩阵;
其中,本步骤可以通过解析控制指令确定机械臂中每一关节的电机角度目标变化量,结合所有关节的当前电机角度和电机角度目标变化量可以确定机械臂的增量位姿变换矩阵。
S103:根据所述机械臂的当前位姿变换矩阵和所述增量位姿变换矩阵计算所述机械臂的目标位姿;
本步骤中可以根据所有关节的当前电机角度确定机械臂的当前位姿对应的当前位姿变换矩阵,根据增量位姿变换矩阵对当前位姿变换矩阵进行调整得到机械臂的目标位姿。通过上述方式能够根据控制器传输的控制指令对当前位姿进行调整,得到目标位姿。
S104:计算所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径,并控制所述机械臂按照所述移动路径执行摆位操作。
其中,目标位姿为机械臂需要变换至的位姿,在已知机械臂当前位姿的基础上可以结合目标位姿确定移动路径,当控制机械臂按照上述移动路径移动后,可以使得机械臂变换至目标位姿,进而完成机械臂的摆位操作。
作为一种可行的实施方式,可以通过以下方式计算所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径:获取所述机械臂的操作空间,在所述机械臂的操作空间内求解所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径;其中,机械臂的操作空间与其他机械臂的操作空间不相交。通过上述方式,能够避免机械臂之间相互碰撞的几率。进一步的,本实施例还可以获取其他机械臂的移动路径,根据机械臂移动路径的位置关系判断若机械臂执行摆位操作是否会与其他机械臂碰撞,若将出现机械臂碰撞的情况,可以重新规划机械臂摆位的移动路径,以便提高机械臂的工作安全性。
本实施例中控制器传输的控制指令为用于控制机械臂沿三轴方向运动的指令,即可以根据控制指令确定机械臂上各个关节的位置和姿态的变化,进而可以确定机械臂的增量位姿变换矩阵。增量位姿变化矩阵为用于描述机械臂将要达到的位姿与机械臂的当前位姿的差异情况,利用增量位姿变化矩阵和当前位姿变换矩阵可以计算机械臂的目标位姿。通过控制机械臂按照移动路径移动至目标位姿可以完成机械的摆位操作。上述过程无需人工拖动机械臂,实现了机械臂的自动化摆位,提高了机械臂摆位的精准度。
在机械臂的实际使用过程中,通常使用控制器实现近端控制,使用触觉反馈设备(又称力反馈设备)实现远端控制,在使用控制器控制机械臂摆位后,机械臂可以进入工作状态。在工作状态下通常使用触觉反馈设备控制机械臂,为了避免用户误触控制器导致的误操作,本实施例可以在机械臂摆位之后锁定控制器,提高了机械臂的可靠性。
具体的,本实施例可以将机械臂的工作状态划分为工作状态和非工作状态,机械臂的摆位状态属于非工作状态,因此本实施例可以通过以下逻辑设置控制器的状态:若所述机械臂处于工作状态,则将所述控制器设置为锁定状态;若所述机械臂处于非工作状态,则将所述控制器设置为解锁状态。
当控制器处于锁定状态时,机械臂的控制设备不对控制器传输的控制指令进行响应;当控制器处于解锁状态时,机械臂的控制设备对控制器传输的控制指令进行响应,因此本实施例可以通过以下逻辑控制机械臂运动:在接收控制器传输的控制指令之后,判断所述控制器是否处于解锁状态;若是,则进入根据所述控制指令确定所述机械臂的增量位姿变换矩阵的步骤;若否,则不响应所述控制指令。
作为一种可行的实施方式,机械臂上还可以设置有解锁按键,用户可以通过触发解锁按键将控制器由锁定状态设置为解锁状态,以便在机械臂处于工作状态也可以利用控制器控制机械臂,具体过程如下:在所述机械臂处于工作状态时,判断是否接收到摇杆解锁信号;若是,则将所述控制器设置为解锁状态,以便根据所述控制器传输的控制指令控制所述机械臂运动。此外,机械臂上还可以设置有锁定按键,用户可以通过触发锁定按键将控制器由解锁状态设置为锁定状态。上述解锁按键和锁定按键可以为同一按键。进一步的,本实施例还可以将解锁按键和锁定按键整合为一个远近端模式切换按键(又称切换按键),当远近端模式切换按键切换为近端控制模式时控制器处于解锁状态,当远近端模式切换按键切换为远端控制模式时控制器处于锁定状态。上述近端控制模式指由控制器控制机械臂运动的模式,远端控制模式指由触觉反馈设备控制机械臂运动的模式。
请参见图3,图3为本申请实施例所提供的一种移动路径的计算方法的流程图,本实施例是对图1对应实施例中S104的进一步介绍,可以将本实施例与图1对应的实施例相结合得到进一步的实施方式,本实施例可以包括以下步骤:
S301:根据所述机械臂中每一关节的电机参数得到关节坐标;
其中,本实施例可以解析电机参数得到电机角度,结合电机角度和机械臂的尺寸得到关节坐标。
S302:通过所述关节坐标的变换矩阵计算所述操作器械的尖端位置;
关节坐标的变换矩阵用于描述关节之间的坐标变换,本实施例可以根据所述机械臂的结构参数构建对应的3D模型,进而利用所述3D模型计算所述关节坐标的变换矩阵。上述操作器械安装于所述机械臂滑台,操作器械的尖端用于插入操作对象进行操作。
S303:根据所述操作器械的尖端位置对所述目标位姿执行逆运动学计算,得到所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径。
下面通过在实际应用中的实施例说明上述实施例描述的流程,请参见图4,图4为本申请实施例所提供的一种实际应用中机械臂的摆位控制方法的流程图,本实施例可以包括以下步骤:
步骤1:确定坐标原点位置;
其中,机械臂安装于机器人,可以将机器人的底座作为坐标原点。
步骤2:确定机械臂的当前位姿,获取此时机械臂上各个关节电机的电机数据;
其中,在机械臂进行操作前,机械臂处于初始的状态位置,此时获取到机械臂上各个关节电机的电机数据,上述电机数据可以包括电机角度、电机角速度、电机温度、电机线速度,这些数据可以用于检测关节电机的运行状态。
步骤3:根据步骤2中获取的电机数据确定机械臂的当前坐标;
具体的,当本实施例中的机械臂为6轴串联型机械臂时,可以用D-H建模法来描述机械臂的结构特征,其D-H模型的参数如表1所示:
表 1 D-H模型参数表
上表中,ai为沿着Xi轴从Zi移动到Zi+1的距离,αi-1为绕着Xi轴从Zi移动到Zi+1的角度,di为沿着Zi轴从Xi-1移动到Xi的距离,θi为绕着Zi轴从Xi-1移动到Xi的角度,i表示关节序号。Pi表示180°,DH_a表示机械臂关节在水平方向的中心点距离,DH_d表示机械臂关节在竖直方向的中心点距离。
在本机械臂的控制系统中,存在第7个自由度,即:滑台。由于滑台被固定在最后一个关节J6上 ,因此可以用TCP(刀具中心点)来表示,戳卡的位置就可以看作是机械臂的末端的固定TCP 点位置。
由于机械的装配过程总会存在误差,D-H模型中的参数需要与实际的机械臂参数进行校准。校准主要分为两个部分:(1)对于机械臂本体来说,采用机械臂出厂时自带的校准文件来进行校准;(2)对于第七个自由度滑台TCP来说,采用四点校准外加最小二乘法进行预估TCP值,以此来提高D-H模型的精度。
本实施例可以通过正运动学求解机械臂的位置坐标,其过程为:
根据上述的D-H模型,使用以下D-H矩阵来计算每个关节间的齐次变换矩阵T:
利用D-H表中的参数,计算前一关节i-1到下一关节i的变换矩阵,乘以所有6个关节的变换矩阵,得到从基坐标系到最后一个关节坐标系的变换矩阵T16=T1T2T3T4T5T6,在摆位过程中器械尖端未插入操作对象内部,因此器械尖端的空间位置PTool=T16·PTCP,PTCP为刀具中心点的位置,PTCP可以通过CAD或者solidworks理论模型或者实际的TCP测量估计得到。
步骤4:接收控制信号,获取到控制信号中的数据;
其中,本步骤中的控制信号为控制器所发出的控制信号。控制器安装在机械臂滑台的顶部位置(如图2所示),控制器可以发送控制机械臂向特定空间坐标方向X、Y、Z移动的信号,以时机械臂沿X方向、沿Y方向和沿Z方向中任一方向或任几种方向移动。
步骤5:根据所获取到的控制信号的数据,确定机械臂的目标位姿;
其中,通过所获取到的控制信号的数据,通过逆运动学求解机械臂的目标位姿。控制信号中可以包括机械臂的每一关节的电机角度目标变化量,结合所有关节的当前电机角度和电机角度目标变化量可以确定机械臂的增量位姿变换矩阵。根据机械臂的当前位姿和增量位姿变换矩阵可以确定机械臂的目标位姿。
步骤6:根据目标位姿和当前位姿,计算机械臂的移动路径。
具体的,本实施例可以结合当前位姿对目标位姿执行逆运动学计算,得到所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径。
本申请实施例还提供一种机械臂的摆位控制系统,该系统可以包括:
指令接收模块,用于接收控制器传输的控制指令;其中,所述控制指令用于控制机械臂沿三轴方向运动;
增量矩阵确定模块,用于根据所述控制指令确定所述机械臂的增量位姿变换矩阵;
目标位姿确定模块,用于根据所述机械臂的当前位姿变换矩阵和所述增量位姿变换矩阵计算所述机械臂的目标位姿;
摆位控制模块,用于计算所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径,并控制所述机械臂按照所述移动路径执行摆位操作。
本实施例中控制器传输的控制指令为用于控制机械臂沿三轴方向运动的指令,即可以根据控制指令确定机械臂上各个关节的位置和姿态的变化,进而可以确定机械臂的增量位姿变换矩阵。增量位姿变化矩阵为用于描述机械臂将要达到的位姿与机械臂的当前位姿的差异情况,利用增量位姿变化矩阵和当前位姿变换矩阵可以计算机械臂的目标位姿。通过控制机械臂按照移动路径移动至目标位姿可以完成机械的摆位操作。上述过程无需人工拖动机械臂,实现了机械臂的自动化摆位,提高了机械臂摆位的精准度。
进一步的,所述控制器包括摇杆,所述摇杆安装于机械臂滑台的顶部,所述滑台为设置于所述机械臂末端、用于安装操作器械的装置,所述机械臂安装于机器人本体。
进一步的,摆位控制模块包括:
尖端位置确定单元,用于确定操作器械的尖端位置;其中,所述操作器械安装于所述机械臂滑台;
移动路径确定单元,用于根据所述操作器械的尖端位置对所述目标位姿执行逆运动学计算,得到所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径。
进一步的,尖端位置确定单元,用于根据所述机械臂中每一关节的电机参数得到关节坐标,通过所述关节坐标的变换矩阵计算所述操作器械的尖端位置。
进一步的,还包括:
变换矩阵确定单元,用于在通过所述关节坐标的变换矩阵计算所述操作器械的尖端位置之前,根据所述机械臂的结构参数构建对应的3D模型;还用于利用所述3D模型计算所述关节坐标的变换矩阵。
进一步的,摆位控制模块,用于获取所述机械臂的操作空间;其中,所述机械臂的操作空间与其他机械臂的操作空间不相交;还用于在所述机械臂的操作空间内求解所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径。
进一步的,还包括:
控制器状态模块,用于若所述机械臂处于工作状态,则将所述控制器设置为锁定状态;还用于若所述机械臂处于非工作状态,则将所述控制器设置为解锁状态;
进一步的,还包括:
状态判断模块,用于在接收控制器传输的控制指令之后,判断所述控制器是否处于解锁状态;若是,则启动增量矩阵确定模块对应的工作流程;若否,则不响应所述控制指令。
进一步的,还包括:
解锁模块,用于在所述机械臂处于工作状态时,判断是否接收到摇杆解锁信号;若是,则将所述控制器设置为解锁状态,以便根据所述控制器传输的控制指令控制所述机械臂运动。
由于系统部分的实施例与方法部分的实施例相互对应,因此系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述,这里暂不赘述。
本申请还提供了一种存储介质,其上存有计算机程序,该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory ,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory ,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请还提供了一种机器人,包括存储器、处理器和切换按键,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现上述机械臂的摆位控制方法的步骤,所述切换按键用于将机械臂的控制方式切换为触觉反馈设备的远端控制或控制器的近端控制。当然机器人还可以包括各种网络接口,电源等组件。
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。对于实施例公开的系统而言,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。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以对本申请进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是,在本说明书中,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。在没有更多限制的状况下,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 (9)
1.一种机械臂的摆位控制方法,其特征在于,包括:
接收控制器传输的控制指令;其中,所述控制指令用于控制机械臂沿三轴方向运动;所述控制器用于对所述机械臂进行近端控制;
根据所述控制指令确定所述机械臂的增量位姿变换矩阵;
根据所述机械臂的当前位姿变换矩阵和所述增量位姿变换矩阵计算所述机械臂的目标位姿;
计算所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径,并控制所述机械臂按照所述移动路径执行摆位操作;
其中,还包括:
若所述机械臂处于工作状态,则将所述控制器设置为锁定状态;
若所述机械臂处于非工作状态,则将所述控制器设置为解锁状态;
相应的,在接收控制器传输的控制指令之后,还包括:
判断所述控制器是否处于解锁状态;
若是,则进入根据所述控制指令确定所述机械臂的增量位姿变换矩阵的步骤;
若否,则不响应所述控制指令;
其中,计算所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径,包括:
获取所述机械臂的操作空间;其中,所述机械臂的操作空间与其他机械臂的操作空间不相交;
在所述机械臂的操作空间内求解所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径。
2.根据权利要求1所述机械臂的摆位控制方法,其特征在于,所述控制器包括摇杆,所述摇杆安装于机械臂滑台的顶部,所述滑台为设置于所述机械臂末端、用于安装操作器械的装置,所述机械臂安装于机器人本体。
3.根据权利要求2所述机械臂的摆位控制方法,其特征在于,计算所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径,包括:
确定所述操作器械的尖端位置;
根据所述操作器械的尖端位置对所述目标位姿执行逆运动学计算,得到所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径。
4.根据权利要求3所述机械臂的摆位控制方法,其特征在于,所述确定操作器械的尖端位置,包括:
根据所述机械臂中每一关节的电机参数得到关节坐标,通过所述关节坐标的变换矩阵计算所述操作器械的尖端位置。
5.根据权利要求4所述机械臂的摆位控制方法,其特征在于,在通过所述关节坐标的变换矩阵计算所述操作器械的尖端位置之前,还包括:
根据所述机械臂的结构参数构建对应的3D模型;
利用所述3D模型计算所述关节坐标的变换矩阵。
6.根据权利要求1所述机械臂的摆位控制方法,其特征在于,还包括:
在所述机械臂处于工作状态时,判断是否接收到摇杆解锁信号;
若是,则将所述控制器设置为解锁状态,以便根据所述控制器传输的控制指令控制所述机械臂运动。
7.一种机械臂的摆位控制系统,其特征在于,包括:
指令接收模块,用于接收控制器传输的控制指令;其中,所述控制指令用于控制机械臂沿三轴方向运动;所述控制器用于对所述机械臂进行近端控制;
增量矩阵确定模块,用于根据所述控制指令确定所述机械臂的增量位姿变换矩阵;
目标位姿确定模块,用于根据所述机械臂的当前位姿变换矩阵和所述增量位姿变换矩阵计算所述机械臂的目标位姿;
摆位控制模块,用于计算所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径,并控制所述机械臂按照所述移动路径执行摆位操作;
控制器状态模块,用于若所述机械臂处于工作状态,则将所述控制器设置为锁定状态;还用于若所述机械臂处于非工作状态,则将所述控制器设置为解锁状态;
状态判断模块,用于在接收控制器传输的控制指令之后,判断所述控制器是否处于解锁状态;若是,则启动增量矩阵确定模块对应的工作流程;若否,则不响应所述控制指令;
其中,所述摆位控制模块,用于获取所述机械臂的操作空间;其中,所述机械臂的操作空间与其他机械臂的操作空间不相交;还用于在所述机械臂的操作空间内求解所述机械臂变换至所述目标位姿的移动路径。
8.一种机器人,其特征在于,包括存储器、处理器和切换按键,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述机械臂的摆位控制方法的步骤,所述切换按键用于将机械臂的控制方式切换为触觉反馈设备的远端控制或控制器的近端控制。
9.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质中存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时,实现如权利要求1至6任一项所述机械臂的摆位控制方法的步骤。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110899013.7A CN113334391B (zh) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | 一种机械臂的摆位控制方法、系统、机器人及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110899013.7A CN113334391B (zh) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | 一种机械臂的摆位控制方法、系统、机器人及存储介质 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113334391A CN113334391A (zh) | 2021-09-03 |
CN113334391B true CN113334391B (zh) | 2021-11-09 |
Family
ID=77480995
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110899013.7A Active CN113334391B (zh) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | 一种机械臂的摆位控制方法、系统、机器人及存储介质 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113334391B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113478491B (zh) * | 2021-09-07 | 2021-11-16 | 成都博恩思医学机器人有限公司 | 一种机械臂的摆位控制方法、系统、机器人及存储介质 |
CN113487655B (zh) * | 2021-09-07 | 2022-03-01 | 成都博恩思医学机器人有限公司 | 一种室内模型生成方法、一种电子设备及一种存储介质 |
CN117618116A (zh) * | 2022-08-31 | 2024-03-01 | 深圳市精锋医疗科技股份有限公司 | 导管机器人及其检测方法、计算机可读存储介质 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110236853A (zh) * | 2014-10-27 | 2019-09-17 | 直观外科手术操作公司 | 用于配准到手术台的系统及方法 |
CN111050686A (zh) * | 2017-09-05 | 2020-04-21 | 柯惠Lp公司 | 手术机器人系统的摄像机控制 |
CN111227943A (zh) * | 2020-01-23 | 2020-06-05 | 诺创智能医疗科技(杭州)有限公司 | 手术机械臂的控制方法、计算机设备及一种手术机械臂 |
WO2021038469A1 (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | Auris Health, Inc. | Systems and methods for weight-based registration of location sensors |
CN112975954A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-18 | 武汉联影智融医疗科技有限公司 | 机械臂的控制方法、计算机设备和存储介质 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105054976A (zh) * | 2015-08-19 | 2015-11-18 | 拜耳斯特医疗机器人技术(天津)有限公司 | 防止介入针误动作的装置和方法 |
CN105583824B (zh) * | 2016-01-26 | 2017-05-24 | 清华大学 | 力控牵引和摆位的多自由度机械臂控制装置及其控制方法 |
US10788836B2 (en) * | 2016-02-29 | 2020-09-29 | AI Incorporated | Obstacle recognition method for autonomous robots |
CN111417352A (zh) * | 2016-10-21 | 2020-07-14 | Gys科技有限责任公司(经营名称为卡丹机器人) | 用于设定图像引导式外科手术的轨迹和目标位置的方法和系统 |
CN108145713B (zh) * | 2017-12-29 | 2020-10-16 | 微创(上海)医疗机器人有限公司 | 机械臂、其控制方法及手术机器人 |
US20200147794A1 (en) * | 2018-11-09 | 2020-05-14 | Autodesk, Inc. | Techniques for cad-informed robotic assembly |
EP3753520A1 (de) * | 2019-06-19 | 2020-12-23 | Karl Storz SE & Co. KG | Medizinische handhabungsvorrichtung zur steuerung einer handhabungsvorrichtung |
CN110464470B (zh) * | 2019-09-10 | 2021-07-09 | 深圳市精锋医疗科技有限公司 | 手术机器人及其臂体的控制方法、控制装置 |
CN111568558B (zh) * | 2020-04-13 | 2022-02-22 | 上海市胸科医院 | 电子设备、手术机器人系统及其控制方法 |
CN112171673B (zh) * | 2020-09-24 | 2022-03-29 | 哈尔滨工业大学(深圳) | 机械臂作业控制方法、控制设备及计算机可读存储介质 |
CN114652449A (zh) * | 2021-01-06 | 2022-06-24 | 深圳市精锋医疗科技股份有限公司 | 手术机器人及其引导手术臂移动的方法、控制装置 |
-
2021
- 2021-08-06 CN CN202110899013.7A patent/CN113334391B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110236853A (zh) * | 2014-10-27 | 2019-09-17 | 直观外科手术操作公司 | 用于配准到手术台的系统及方法 |
CN111050686A (zh) * | 2017-09-05 | 2020-04-21 | 柯惠Lp公司 | 手术机器人系统的摄像机控制 |
WO2021038469A1 (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | Auris Health, Inc. | Systems and methods for weight-based registration of location sensors |
CN111227943A (zh) * | 2020-01-23 | 2020-06-05 | 诺创智能医疗科技(杭州)有限公司 | 手术机械臂的控制方法、计算机设备及一种手术机械臂 |
CN112975954A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-18 | 武汉联影智融医疗科技有限公司 | 机械臂的控制方法、计算机设备和存储介质 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113334391A (zh) | 2021-09-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113334391B (zh) | 一种机械臂的摆位控制方法、系统、机器人及存储介质 | |
CN113334393B (zh) | 一种机械臂控制方法、系统、机器人及存储介质 | |
US11724388B2 (en) | Robot controller and display device using augmented reality and mixed reality | |
EP2660014B1 (en) | Control device and teaching method for seven-shaft multi-joint robot | |
US9731419B2 (en) | System and method for programming robots | |
JP3950805B2 (ja) | 教示位置修正装置 | |
JP5670416B2 (ja) | ロボットシステム表示装置 | |
US20200298411A1 (en) | Method for the orientation of an industrial robot, and industrial robot | |
US10166673B2 (en) | Portable apparatus for controlling robot and method thereof | |
CN113334390B (zh) | 一种机械臂的控制方法、系统、机器人及存储介质 | |
CN111267073B (zh) | 一种基于增强现实技术的工业机器人示教系统及方法 | |
JP4621641B2 (ja) | ロボット教示用cad装置及びロボット教示方法 | |
CN111037561B (zh) | 一种空间注册方法和装置 | |
KR20150044812A (ko) | 티칭 시스템 및 티칭 방법 | |
CN113334392B (zh) | 一种机械臂防碰撞方法、装置、机器人及存储介质 | |
Nandikolla et al. | Teleoperation robot control of a hybrid eeg-based bci arm manipulator using ros | |
CN116423526B (zh) | 一种机械臂工具坐标的自动标定方法及系统、存储介质 | |
JP6011089B2 (ja) | ロボットシステム並びにロボット制御装置及び方法 | |
KR101467621B1 (ko) | 고소작업대의 직선이동제어 방법 및 장치 | |
JPH0118442B2 (zh) | ||
CN114670188B (zh) | 决定机器人的控制位置的方法以及机器人系统 | |
Chong et al. | Autonomous wall cutting with an Atlas humanoid robot | |
JP2021186929A (ja) | 多軸ロボットの制御方法 | |
Lei et al. | Vision-based position/impedance control for robotic assembly task | |
EP3885079B1 (en) | Teaching method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |