CN113334393B

CN113334393B - 一种机械臂控制方法、系统、机器人及存储介质

Info

Publication number: CN113334393B
Application number: CN202110899020.7A
Authority: CN
Inventors: 李耀; 其他发明人请求不公开姓名
Original assignee: Chengdu Borns Medical Robotics Co Ltd
Current assignee: Chengdu Borns Medical Robotics Co Ltd
Priority date: 2021-08-06
Filing date: 2021-08-06
Publication date: 2021-11-16
Anticipated expiration: 2041-08-06
Also published as: CN113334393A

Abstract

本申请公开了一种机械臂控制方法、系统、机器人及存储介质，所述机械臂控制方法包括：获取床体的位姿偏移信息；其中，所述床体用于放置机械臂的操作对象，所述位姿偏移信息用于描述当前时刻的床体位姿相对于上一时刻的床体位姿的变化；根据所述位姿偏移信息计算所述机械臂的目标位姿，以使所述目标位姿下的新中心点相对位置与上一时刻的原中心点相对位置相同；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运动。本申请能够控制机械臂自动跟随床体移动。本申请公开的一种机械臂控制系统、一种机器人及一种存储介质，也具有以上有益效果。

Description

一种机械臂控制方法、系统、机器人及存储介质

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。

为了提高机器人使用过程的安全性、精准度和稳定性，本领域中通常将机械臂的操作对象放置于床体上并进行固定，以使机械臂对床体上的操作对象进行精准的操作。在实际操作过程中，需要通过调整床的姿态已实现对操作对象进行更方便的操作的情况，本领域常规的操作是通过手动调节机械臂位姿，以使机械臂能够与被操作对象进行再次的定位，该方式存在操作耗时长并且精准度低的缺点。

因此，如何控制机械臂自动跟随床体移动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控制方法、系统、机器人及存储介质，能够控制机械臂自动跟随床体移动。

为解决上述技术问题，本申请提供一种机械臂控制方法，该机械臂控制方法包括：

获取床体的位姿偏移信息；其中，所述床体用于放置机械臂的操作对象，所述位姿偏移信息用于描述当前时刻的床体位姿相对于上一时刻的床体位姿的变化；

根据所述位姿偏移信息计算所述机械臂的目标位姿，以使所述目标位姿下的新中心点相对位置与上一时刻的原中心点相对位置相同；其中，中心点相对位置为所述机械臂的远程运动中心点与所述床体的相对位置；

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运动。

可选的，获取床体的位姿偏移信息，包括：

利用光学测量仪检测光学标记的位置信息；其中，所述光学标记设置于所述床体；

根据所述位置信息的变化情况确定所述床体的位姿偏移信息。

可选的，根据所述位姿偏移信息计算所述机械臂的目标位姿，包括：

解析所述位姿偏移信息得到床体平移数据和床体转动数据；

根据所述床体平移数据计算远程运动中心点平移增量值，并根据所述机械臂在当前时刻的远程运动中心点初始位置和所述远程运动中心点平移增量值计算远程运动中心点目标位置；

根据所述床体转动数据计算远程运动中心点姿态增量值，并根据所述机械臂在当前时刻的远程运动中心点初始姿态和所述远程运动中心点姿态增量值计算远程运动中心点目标姿态；

利用所述远程运动中心点目标位置和所述远程运动中心点目标姿态计算所述机械臂的目标位姿。

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：

对所述目标位姿进行逆运动学计算得到所述机械臂中所有关节电机的目标角度变化量，并根据所有所述关节电机的目标角度变化量生成所述移动路径。

可选的，对所述目标位姿进行逆运动学计算得到所述机械臂中所有关节电机的目标角度变化量，包括：

对所述目标位姿进行逆运动学计算得到多个逆解；其中，每一所述逆解包括所述机械臂变换至所述目标位姿过程中所有关节电机的角度变化量；

将所有角度变化量总和最小的逆解作为所有所述关节电机的目标角度变化量。

可选的，在控制所述机械臂按照所述移动路径运动之后，还包括：

根据所述远程运动中心点的当前位姿更新所述机械臂的工作空间，以便所述机械臂在所述工作空间内运动。

可选的，控制所述机械臂按照所述移动路径运动，包括：

根据所述床体的位姿偏移信息确定床体运动速度；

控制所述机械臂以所述床体运动速度按照所述移动路径运动。

本申请还提供了一种机械臂控制系统，该系统包括：

床体偏移获取模块，用于获取床体的位姿偏移信息；其中，所述床体用于放置机械臂的操作对象，所述位姿偏移信息用于描述当前时刻的床体位姿相对于上一时刻的床体位姿的变化；

目标位姿确定模块，用于根据所述位姿偏移信息计算所述机械臂的目标位姿，以使所述目标位姿下的新中心点相对位置与上一时刻的原中心点相对位置相同；其中，所述中心点相对位置为所述机械臂的远程运动中心点与所述床体的相对位置；

运动控制模块，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运动。

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（又称力反馈设备）的远端控制方式或摇杆控制器的近端控制方式。

本申请提供了一种机械臂控制方法，包括：获取床体的位姿偏移信息；其中，所述床体用于放置机械臂的操作对象，所述位姿偏移信息用于描述当前时刻的床体位姿相对于上一时刻的床体位姿的变化；根据所述位姿偏移信息计算所述机械臂的目标位姿，以使所述目标位姿下的新中心点相对位置与上一时刻的原中心点相对位置相同；其中，所述中心点相对位置为所述机械臂的远程运动中心点与所述床体的相对位置；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运动。

本申请获取床体的位姿偏移信息，根据床体的位姿偏移信息确定机械臂的目标位姿，当机械臂处于该目标位姿时，新中心点相对位置与上一时刻的原中心点相对位置相同。在床体运动时，本申请能够根据床体运动情况快速规划移动路径，以使机械臂的远程运动中心点与床体的相对位置不变。本申请能够根据床体的移动情况控制机械臂进行相应的移动，无需拆除机械臂与操作对象的连接结构，实现了机械臂自动跟随床体运动。本申请同时还提供了一种机械臂控制系统、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目标位置确定方法的流程图；

图3为本申请实施例所提供的一种机械臂跟随床体移动的场景示意图；

图4为本申请实施例所提供的一种机械臂跟随床体移动的控制方法的流程图；

图5为本申请实施例所提供的一种目标位姿计算原理示意图。

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控制方法的流程图。

具体步骤可以包括：

S101：获取床体的位姿偏移信息；

其中，本实施例可以应用于机械臂的控制设备，可以利用床体姿态采集设备获取床体的位姿偏移信息。上述床体用于放置机械臂的操作对象，例如当机械臂为手术机器人的机械臂时，床体可以为手术床；当机械臂为喷漆机器人的机械臂时，床体可以为用于放置工件的载体。床体的位姿偏移信息用于描述当前时刻的床体位姿相对于上一时刻的床体位姿的变化，具体的当前时刻和上一时刻之间的时间差可以根据数据的采集周期确定，例如可以为5ms或16ms。

上述床体姿态采集设备可以为光学测量仪，也可以为运动传感器（如加速度计和陀螺仪），还可以为图像识别装置。上述光学测量仪可以包括光学传感器、光发送装置和光接收装置。使用光学测量仪获取床体位姿偏移信息的过程包括：在床体上设置光学标记，利用光学测量仪检测光学标记的位置信息，根据所述位置信息的变化情况确定所述床体的位姿偏移信息。使用运动传感器获取床体位姿偏移信息的过程包括：获取床体的加速度信息和角速度信息，结合床体的初始位置、加速度信息和角速度信息计算床体位姿偏移信息。使用图像识别装置获取床体位姿偏移信息的过程包括：采集床体所在空间的整体图像，通过前后两张图像中床体的位置变化情况确定床体位姿偏移信息。

S102：根据所述位姿偏移信息计算所述机械臂的目标位姿，以使所述目标位姿下的新中心点相对位置与上一时刻的原中心点相对位置相同；

其中，在得到床体的位姿偏移信息之后，本实施例可以根据机械臂的当前位姿和位姿偏移信息计算目标位姿，以使机械臂达到目标位姿时新中心点相对位置与上一时刻的原中心点相对位置相同。

上述新中心点相对位置和原中心点相对位置指：机械臂的远程运动中心点与所述床体的相对位置，远程运动中心为机械臂作用于操作对象的位置，在机械臂运动过程中围绕远程运动中心运动。远程运动中心为机械臂的操作器械插入操作对象内部的开孔位置。

S103：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运动。

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，可以使得机械臂的远程运动中心点与所述床体的相对位置不改变。

本实施例获取床体的位姿偏移信息，根据床体的位姿偏移信息确定机械臂的目标位姿，当机械臂处于该目标位姿时，新中心点相对位置与上一时刻的原中心点相对位置相同。在床体运动时，本实施例能够根据床体运动情况快速规划移动路径，以使机械臂的远程运动中心点与床体的相对位置不变。本实施例能够根据床体的移动情况控制机械臂进行相应的移动，无需拆除机械臂与操作对象的连接结构，实现了机械臂自动跟随床体运动。

可以理解的是，当空间内存在多个机械臂时，可能存会出现设备之间的碰撞。为了避免出现碰撞的情况，本实施例可以为每一机械臂设置对应的工作空间，机械臂的全部结构均在工作空间内实现，且任意两个机械臂的工作空间不相交。通过在的工作空间内求解由所述当前位姿变换至所述目标位姿的控制路径，能够降低机械臂碰撞几率，提高机械臂控制安全性。因此，在控制所述机械臂按照所述移动路径运动之后，还可以根据所述远程运动中心点的当前位姿更新所述机械臂的工作空间，以便所述机械臂在新的工作空间内运动。

请参见图2，图2为本申请实施例所提供的一种机械臂目标位置确定方法的流程图，本实施例是对图1对应实施例中S102过程的进一步描述，能够获得使新中心点相对位置与原中心点相对位置相同的目标位姿，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：

S201：解析所述位姿偏移信息得到床体平移数据和床体转动数据；

其中，床体平移数据包括床体分别沿X轴、Y轴和Z轴上的平移距离，床体转动数据包括床体分别绕X轴、Y轴和Z轴上的转动角度，上述X轴、Y轴和Z轴为空间直角坐标系的坐标轴，机械臂安装于机器人，可以将机器人的底座作为空间直角坐标系的原点。

S202：根据所述床体平移数据计算远程运动中心点平移增量值，并根据所述机械臂在当前时刻的远程运动中心点初始位置和所述远程运动中心点平移增量值计算远程运动中心点目标位置；

其中，上述远程运动中心点平移增量值用于描述新远程运动中心点的三轴平移情况，远程运动中心点平移增量值包括沿X轴、Y轴和Z轴上的平移距离，结合机械臂在当前时刻的远程运动中心点初始位置和所述远程运动中心点平移增量值可以得到新远程运动中心点的位置，即远程运动中心点目标位置。

S203：根据所述床体转动数据计算远程运动中心点姿态增量值，并根据所述机械臂在当前时刻的远程运动中心点初始姿态和所述远程运动中心点姿态增量值计算远程运动中心点目标姿态；

其中，远程运动中心点姿态增量值用于描述新远程运动中心点的姿态变化情况，结合机械臂在当前时刻的远程运动中心点初始姿态和所述远程运动中心点姿态增量值可以得到新远程运动中心点的姿态，即远程运动中心点目标姿态。

S204：利用所述远程运动中心点目标位置和所述远程运动中心点目标姿态计算所述机械臂的目标位姿。

在得到了远程运动中心点目标位置和远程运动中心点目标姿态的基础上可以确定机械臂的目标位姿。通过上述实施例能够快速确定机械臂的目标位姿，提高机械臂跟随床体运动的及时性。

作为对于上述实施例的进一步介绍，可以通过以下方式计算机械臂变换至所述目标位姿的移动路径：对所述目标位姿进行逆运动学计算得到所述机械臂中所有关节电机的目标角度变化量，并根据所有所述关节电机的目标角度变化量生成所述移动路径。

具体的，对目标位姿进行逆运动学计算可以得到多个逆解；每一所述逆解包括所述机械臂变换至所述目标位姿过程中所有关节电机的角度变化量。本实施例可以将所有角度变化量总和最小的逆解作为所有所述关节电机的目标角度变化量。通过上述方式，能够使机械臂在关节角度变化最小的情况变换至目标姿态，提高了机械臂的姿态变换效率。

作为对于上述实施例的进一步介绍，可以通过以下方式控制机械臂按照移动路径运动：根据所述床体的位姿偏移信息确定床体运动速度，控制所述机械臂以所述床体运动速度按照所述移动路径运动。通过上述方式能够使得机械臂与床体按照相同的速度运动，提高了机械臂跟随床体运动过程的稳定性和一致性。

目前现有的机器人机械臂的控制过程中，若需要调整操作对象位姿，通常将机器人的机械臂与穿刺套管拆装，在体位调整完毕后将机械臂与穿刺器重新安装连接好再继续操作，上述穿刺套管拆装导致机械臂操作流程变得繁琐耗时，操作人员的视野可能产生偏移，同时也增加了操作时长，容易给操作对象带来损坏。

下面通过在实际应用中的实施例提供一种能够解决上述问题的方案，请参见图3，图3为实施例所提供的一种机械臂跟随床体移动的场景示意图，如图3中A表示设置于机械臂的光学测量仪，B表示设置于床体的光学标记。进一步的，本实施例可以在床体的两侧设置机器人，机器人上设置有机械臂，其中一台机器人上设置两条机械臂，另一台机器人上设置一条机械臂。在床体上的光学标记可以设置在任意位置，如床体下侧。光学测量仪可以设置在机械臂的机座；具体地，每条机械臂机座上的光学测量仪均分别与一个光学标记对应设置。光学测量仪通过接受光学标记的信号，判定床体是否发生偏移，偏移的程度是多少，并将偏移量信号发送主机，通过算法计算该信号，将信号信息转化为控制机械臂跟随床体移动的驱动信号，进而驱动机械臂跟随移动。上述过程能够保证在床体移动时，机械臂与操作对象相接处的远程运动中心RCM（Remote center motion）点保持相对不变，避免对做床体上的操作对象造成损伤。

请参见图4，图4为本申请实施例所提供的一种机械臂跟随床体移动的控制方法的流程图。本实施例中的机械臂可以设置有工具导向器（如套管），上述工具导向器用于辅助操作器械进入操作对象内部。为了便于操作，操作人员经常需要移动操作对象以暴露特定位置，这种运动可以使工具导向器以任意六自由度运动，工具导向器上的RCM点在任何时候都不能相对于操作对象存在侧向牵引力。因此，机械臂RCM需要跟踪工具导向器的运动，即机械臂要始终保证机械臂末端的执行器械上的RCM点能随床体的移动而移动。本实施例可以通过以下步骤实现机械臂对于床体的跟随：

步骤1：确定坐标原点位置；

其中，本步骤中可以以机械臂的底座作为原始的坐标原点。

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，a_i为沿着X_i轴从Z_i移动到Z_i+1的距离，α_i-1为绕着X_i轴从Z_i移动到Z_i+1的角度，d_i为沿着Z_i轴从X_i-1移动到X_i的距离，θ_i为绕着Z_i轴从X_i-1移动到X_i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，可以将工具导向器与操作对象表面接触的点作为TCP点或RCM点。

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，而此时RCM（远程运动中心点）的位置为：P_RCM=T₁₆·P_TCP，其中， P_TCP可以通过CAD或者solidworks理论模型或者实际的TCP测量估计得到。在操作过程中，机械臂的器械会插入操作对象内部，因此器械尖端的空间位置P_Tool=T₁₆·（P_TCP+P_Insertion），P_TCP为刀具中心点的位置， P_Insertion为仪器在操作对象内部的实际长度（即插入深度）。

步骤4：利用光学测量仪确定床体的位姿偏移量；

本实施例可以使用光学测量仪实时检测、跟踪和记录床体的位置变化和姿态变化，进而获取床体位姿变化过程的三维坐标偏移量。

步骤5：对床体的姿态偏移量数据进行处理，并确定得到机械臂的目标位姿；

具体的，本步骤可以通过床体姿态变化的三维坐标偏移量换算至世界坐标系下，然后通过该坐标计算机械臂的相对偏移量，并通过机械臂的相对偏移量结果计算得到机械臂的目标位姿。

请参见图5，图5为本申请实施例所提供的一种目标位姿计算原理示意图，具体过程如下：获取床体运动姿态；计算远程运动中心RCM运动姿态（包括平移和旋转）；将床的姿态转换至世界坐标系下表示；计算RCM增量值（包括平移和旋转）；根据初始的RCM姿态和RCM增量值计算目标RCM位姿（包括平移和旋转），通过逆运动学解算机械臂的目标位姿。

目标RCM位置计算公式为：P_{RCM_ref}=P_{RCM_old}+△P_RCM；

P_{RCM_ref} 为RCM目标位置，P_{RCM_old}为RCM的初始位置（即没有进行床随动前的位置）；△P_RCM为估算的RCM增量偏移量。

目标RCM姿态计算公式为：T_{RCM_ref}=△T_RCM·T_{RCM_old}；

T_{RCM_ref}为 RCM目标姿态，T_{RCM_old}为初始RCM的姿态（没有进行床随动前的姿态），△T_RCM 为床跟随运动的RCM姿态增量值，由于在床运动过程中会产生运动角度，需要将这个运动角度转换成一个姿态矩阵，具体公式为：△T_RCM =Rot（yaw）Rot（pitch）Rot（roll），即：床在X/Y/Z三个方向上的旋转roll/pitch/yaw。

步骤6：根据目标位姿和当前位姿，计算机械臂的移动路径。

根据相对偏移量结果计算所述第一机械臂、所述第二机械臂和所述内窥镜机械臂各自的目标关节读数；通过计算得到的所述第一机械臂、所述第二机械臂和所述内窥镜机械臂各自的目标关节读数，实时调整所述第一机械臂、所述第二机械臂和所述内窥镜机械臂。

将机械臂RCM目标位置P_{RCM_ref}和机械臂RCM目标姿态T_{RCM_ref}作为参考输入，代入逆运动学求解机械臂6个关节电机的角度，最多有8个逆解，将取与当前关节角度差距最小的解作为最优解。当床体移动完成，此时RCM点已偏移，需重新设置工作空间及RCM点。

上述实施例通过光学测量仪采集床体的移动姿态，并将床体移动姿态的信息输入到主机中进行换算，将床体的位置姿态与RCM的位置（操作对象穿刺孔的位置）姿态在同一坐标系中表示出来，根据床体在坐标系中的坐标变化，换算成RCM点位坐标的换算变化，通过逆运动学解算出机械臂的路径，进而实现机械臂跟随床体移动。

本申请实施例还提供的一种机械臂控制系统，该系统可以包括：

进一步的，床体偏移获取模块用于利用光学测量仪检测光学标记的位置信息；其中，所述光学标记设置于所述床体；还用于根据所述位置信息的变化情况确定所述床体的位姿偏移信息。

进一步的，目标位姿确定模块用于解析所述位姿偏移信息得到床体平移数据和床体转动数据；还用于根据所述床体平移数据计算远程运动中心点平移增量值，并根据所述机械臂在当前时刻的远程运动中心点初始位置和所述远程运动中心点平移增量值计算远程运动中心点目标位置；还用于根据所述床体转动数据计算远程运动中心点姿态增量值，并根据所述机械臂在当前时刻的远程运动中心点初始姿态和所述远程运动中心点姿态增量值计算远程运动中心点目标姿态；还用于利用所述远程运动中心点目标位置和所述远程运动中心点目标姿态计算所述机械臂的目标位姿。

进一步的，运动控制模块包括：

移动路径确定单元，用于对所述目标位姿进行逆运动学计算得到所述机械臂中所有关节电机的目标角度变化量，并根据所有所述关节电机的目标角度变化量生成所述移动路径；

控制单元，用于控制所述机械臂按照所述移动路径运动。

进一步的，移动路径确定单元用于对所述目标位姿进行逆运动学计算得到多个逆解；其中，每一所述逆解包括所述机械臂变换至所述目标位姿过程中所有关节电机的角度变化量；还用于将所有角度变化量总和最小的逆解作为所有所述关节电机的目标角度变化量。

进一步的，还包括：

工作空间规划模块，用于在控制所述机械臂按照所述移动路径运动之后，根据所述远程运动中心点的当前位姿更新所述机械臂的工作空间，以便所述机械臂在所述工作空间内运动。

进一步的，运动控制模块包括：

同步移动单元，用于根据所述床体的位姿偏移信息确定床体运动速度；还用于控制所述机械臂以所述床体运动速度按照所述移动路径运动。

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方式或摇杆控制器的近端控制方式。当然上述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

1.一种机械臂控制方法，其特征在于，包括：

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运动；

其中，所述获取床体的位姿偏移信息，包括：

利用光学测量仪检测光学标记的位置信息；其中，所述光学标记设置于所述床体；所述光学测量仪设置于所述机械臂的机座；

根据所述位置信息的变化情况确定所述床体的位姿偏移信息；

其中，控制所述机械臂按照所述移动路径运动，包括：

根据所述床体的位姿偏移信息确定床体运动速度；

2.根据权利要求1所述机械臂控制方法，其特征在于，根据所述位姿偏移信息计算所述机械臂的目标位姿，包括：

解析所述位姿偏移信息得到床体平移数据和床体转动数据；

3.根据权利要求1所述机械臂控制方法，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：

4.根据权利要求3所述机械臂控制方法，其特征在于，对所述目标位姿进行逆运动学计算得到所述机械臂中所有关节电机的目标角度变化量，包括：

5.根据权利要求1所述机械臂控制方法，其特征在于，在控制所述机械臂按照所述移动路径运动之后，还包括：

6.一种机械臂控制系统，其特征在于，包括：

目标位姿确定模块，用于根据所述位姿偏移信息计算所述机械臂的目标位姿，以使所述目标位姿下的新中心点相对位置与上一时刻的原中心点相对位置相同；其中，中心点相对位置为所述机械臂的远程运动中心点与所述床体的相对位置；

运动控制模块，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运动；

其中，所述床体偏移获取模块用于利用光学测量仪检测光学标记的位置信息；其中，所述光学标记设置于所述床体；所述光学测量仪设置于所述机械臂的机座；所述床体偏移获取模块还用于根据所述位置信息的变化情况确定所述床体的位姿偏移信息；

其中，所述运动控制模块包括：

7.一种机器人，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5任一项所述机械臂控制方法的步骤，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方式或摇杆控制器的近端控制方式。

8.一种存储介质，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5任一项所述机械臂控制方法的步骤。