CN113352338A - 机械臂控制方法、装置、电子设备以及拉花系统 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种机械臂控制方法、装置、电子设备以及拉花系统，所述方法包括：获取目标图案，所述目标图案中包含多个子图案以及多个所述子图案之间的相对位置关系；获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息；基于多个所述子图案之间的相对位置关系，对多个所述第一运动信息进行整合处理，以得到第二运动信息；按照所述第二运动信息对机械臂进行控制。
Description
技术领域
本申请涉及机械臂控制技术领域，特别涉及一种机械臂控制方法、装置、电子设备以及拉花系统。
背景技术
如今，餐饮智能化越来越盛行，对餐饮的制作工艺的要求越来越高。例如，咖啡拉花是一项对制作工艺要求较高的餐饮服务之一。传统的咖啡拉花由咖啡拉花师手工拉花完成，对经验和技巧的要求较高。
目前市场上提供了一种咖啡拉花设备，其根据预设的参数控制机械臂模仿人工拉花，经过大量的调试工作后，以拉出所需花型。然而，每增加一种花型，设备就需要增加新的参数，而调试一项参数，往往需要很长一段时间，不利于实际应用。
在现有的拉花设备中，每一种拉花图案对应的参数都是预设设定完毕的，当用户选择某种拉花图案时，拉花设备就按照该拉花图案对应的参数控制机械臂执行拉花操作，因此，为满足拉花图案多样化需求，现有的拉花设备中需要存储多种拉花图案对应的参数，导致存储空间占用量较大。
发明内容
本申请提供了一种机械臂控制方法、装置、电子设备以及拉花系统，其能够根据与目标图案中多个子图案相对应的运动信息，经整合处理后，控制机械臂执行运动操作，以得到所述目标图案，有利于减少存储空间的占用量。
第一方面，本申请提供了一种机械臂控制方法，包括：
获取目标图案，所述目标图案中包含多个子图案以及多个所述子图案之间的相对位置关系；
获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息；
基于多个所述子图案之间的相对位置关系，对多个所述第一运动信息进行整合处理，以得到第二运动信息；
按照所述第二运动信息对机械臂进行控制。
其中一种可能的实现方式中，所述目标图案中映射有多个标识符，所述标识符用于标识与所述子图案相对应的第一运动信息，所述获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息，包括：
基于每个所述标识符，从数据库中调取得到与每个所述子图案相对应的第一运动信息。
其中一种可能的实现方式中，所述获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息，还包括：
在从所述数据库中未调取到所述第一运动信息的情况下，将所述标识符发送至服务器；
接收由所述服务器发送的与所述标识符相对应的第一运动信息。
其中一种可能的实现方式中，所述第一运动信息中包含多个第一位姿信息，所述基于多个所述子图案之间的相对位置关系，对多个所述第一运动信息进行整合处理，以得到第二运动信息，包括：
基于所述相对位置关系，确定上一个所述第一运动信息中最后一个第一位姿信息与下一个所述第一运动信息中第一个第一位姿信息之间的平移量参数；
按照所述平移量参数，将多个所述第一运动信息中的第一位姿信息整合在一起，以得到第二运动信息。
其中一种可能的实现方式中，多个所述第一位姿信息根据坐标转换关系对多帧图像中目标物体的第二位姿信息进行坐标转换得到，其中，所述第一位姿信息为机械臂末端在第一坐标系中的位姿信息，所述第一坐标系以机械臂基座为基准，所述第二位姿信息为所述目标物体在第一坐标系中的位姿信息，所述第一坐标系以相机为基准，所述图像由所述相机拍摄得到。
其中一种可能的实现方式中，所述坐标转换关系包括：
其中，
为机械臂末端相对于机械臂基座的坐标转换关系，
为相机相对于机械臂基座的坐标转换关系，
为目标物体相对于相机的坐标转换关系，
为机械臂末端相对于目标物体的坐标转换关系。
第二方面，本申请提供一种机械臂控制装置，包括：
第一获取模块，用于获取目标图案，所述目标图案中包含多个子图案以及多个所述子图案之间的相对位置关系；
第二获取模块，用于获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息；
处理模块，用于基于多个所述子图案之间的相对位置关系，对多个所述第一运动信息进行整合处理，以得到第二运动信息；
控制模块，用于按照所述第二运动信息对机械臂进行控制。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，所述一个或多个计算机程序包括指令，当所述指令被所述设备执行时，使得所述设备执行如第一方面所述的方法。
第四方面，本申请提供一种拉花系统，包括：
交互模块，用于接收用户订单，并将接收到的用户订单发送至控制装置，所述用户订单中包含目标图案；
所述控制装置，包含：
一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，所述一个或多个计算机程序包括指令，当所述指令被所述系统执行时，使得所述系统执行如第一方面所述的方法；
机械臂，用于受控于所述控制装置，以执行运动操作。
第五方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面所述的方法。
第六方面，本申请提供一种计算机程序，当所述计算机程序被计算机执行时，用于执行第一方面所述的方法。
在一种可能的设计中，第六方面中的程序可以全部或者部分存储在与处理器封装在一起的存储介质上，也可以部分或者全部存储在不与处理器封装在一起的存储器上。
附图说明
图1为本申请机械臂控制方法一个实施例的方法示意图；
图2为本申请机械臂控制方法一个实施例的流程示意图；
图3为本申请机械臂控制方法一个实施例中目标图案的多个子图案示意图；
图4为本申请机械臂控制方法一个实施例中对多个第一位姿信息集进行整合处理的结构示意图；
图5A为本申请中拉花师拉花动作的应用示意图；
图5B为本申请中使用正方体反映二维码的空间状态示意图；
图6A为未进行滤波处理的第二位姿信息中绕X轴旋转运动数据示意图；
图6B为进行滤波处理的第二位姿信息中绕X轴旋转运动数据示意图；
图7为本申请机械臂控制方法一个实施例中相机坐标系与机械臂基座坐标系之间的坐标变换示意图；
图8为本申请机械臂控制方法一个实施例中机械臂的结构示意图；
图9为本申请移动控制装置一个实施例的结构示意图；
图10为本申请拉花系统一个实施例的结构示意图；
图11为本申请电子设备一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。
在现有的拉花设备中，每一种拉花图案对应的参数都是预设设定完毕的，当用户选择某种拉花图案时，拉花设备就按照该拉花图案对应的参数控制机械臂执行拉花操作，因此，为满足拉花图案多样化需求，现有的拉花设备中需要存储多种拉花图案对应的参数，导致存储空间占用量较大。
为此，本申请提出一种机械臂控制方法、装置、电子设备以及拉花系统，其能够根据与目标图案中多个子图案相对应的运动信息，经整合处理后，控制机械臂执行运动操作，以得到所述目标图案，有利于减少存储空间的占用量。
举例地，一种目标图案(如拉花图案)中可以包含多个子图案，所述子图案如星星、月亮、蓝鲸等多种花型、线条或图形等图案元素。所述方法能够获取与每一种子图案相对应的第一运动信息，并经整合处理后，得到第二运动信息，然后按照所述第二运动信息对机械臂进行控制，以拉出所述目标图案。所述第一运动信息可以用于表示拉花系统(或拉花设备)按照所述第一运动信息对机械臂进行控制，以拉出对应的子图案，所述第二运动信息可以用于表示拉花系统按照所述第二运动信息对机械臂进行控制，以拉出对应的目标图案。因此，所述拉花系统中可以不需要存储整个目标图案对应的运动信息，有利于减少存储空间的占用量，另外，多个相同子图案对应的运动信息可以重复使用，有利于增加数据的复用性，进一步地减少数据存储占用的空间。
在本实施例中，所述机械臂控制方法应用于拉花系统，所述拉花系统可以包括交互模块、机械臂以及控制装置。所述交互模块用于接收用户订单，并将所述用户订单发送至所述控制装置，所述用户订单中可以包含目标图案。所述控制装置用于根据所述用户订单，执行上述机械臂控制方法，以对所述机械臂进行控制。所述机械臂用于受控于所述控制装置，以执行运动操作，其中，机械臂末端可以安装拉花杯，以使拉花杯随着机械臂末端的运动，拉出所需的拉花图案。
图1为本申请机械臂控制方法一个实施例的方法示意图。如图1和图2所示，上述机械臂控制方法可以包括：
S101、获取目标图案，所述目标图案中包含多个子图案以及多个所述子图案之间的相对位置关系。
也就是说，所述目标图案可以包括一个完整的拉花图案，该拉花图案中可以包含多个子图案，如星星、月亮、蓝鲸等多种花型、线条或图形等图案元素，参考图3所示。
在步骤S101中，所述目标图案中各子图案之间的相对位置关系可以根据各子图案的位置坐标之间的差值确定。可选地，所述目标图案中各子图案以及各子图案之间的相对位置关系可以通过图像识别模型识别获得，例如，将所述目标图案输入图像识别模型中，输出结果为各子图案的类别或标注以及各子图案之间的位置坐标等，该图像识别模型可以通过神经网络训练得到，在此不受限制。
S102、获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息。
在本实施例中，所述第一运动信息可以预先存储于数据库中，该数据库可以存储于拉花系统的本地内存中，或者存储于云端服务器中等。
优选地，所述第一运动信息可以用于表示机械臂末端相对于机械臂基座的运动信息，以使得拉花系统(或拉花设备)按照所述第一运动信息对机械臂进行控制，以拉出对应的子图案。也就是说，所述第一运动信息可以对应于拉花师拉出相应子图案的拉花动作。
其中一种可能的实现方式中，所述第一位姿信息根据坐标转换关系对多帧图像中目标物体的第二位姿信息进行坐标转换得到，其中，所述第一位姿信息为机械臂末端在第一坐标系中的位姿信息，所述第一坐标系以机械臂基座为基准，所述第二位姿信息为所述目标物体在第一坐标系中的位姿信息，所述第一坐标系以相机为基准，所述图像由所述相机拍摄得到。
也就是说，所述第一运动信息可以包含机械臂末端在机械臂基座坐标系下的多个第一位姿信息(如第一位姿信息集)，所述第一位姿信息用于表示机械臂末端相对于机械臂基座的位置与姿势。所述第一位姿信息可以根据目标物体(如二维码)在相机坐标系下的位姿信息转换得到，具体地，二维码被固定(如贴附)于拉花师手持拉花杯杯把(或把手)的位置上，在拉花师而运动(如改变位置与姿势)等，在此过程中，相机能够拍摄得到在拉花过程中目标物体运动的视频，该视频中可以包含多帧图像，利用视觉识别模型(如apr i ltag视觉定位系统等)对每一帧图像进行识别，以得到每一帧图像中目标物体在相机坐标系下的位姿信息，目标物体在相机坐标系下的位姿信息集对应于拉花师拉出的子图案。进一步地，根据坐标转换关系，将目标物体在相机坐标系下的位姿信息集转换为机械臂末端在机械臂基座坐标系下的位姿信息集，以得到所述第一运动信息。
需要指出的是，一个第一运动信息可以对应于多个相同的子图案，增加了数据的复用性，进一步地减少了占用的存储空间。
其中一种可能的实现方式中，所述目标图案中映射有多个标识符，所述标识符用于标识与所述子图案相对应的第一运动信息，步骤S102可以包括：
S201、基于每个所述标识符，从数据库中调取得到与每个所述子图案相对应的第一运动信息。
举例地，所述标识符中可以包含第一运动信息的存储地址或地址标记等，根据所述标识符，拉花系统可以直接从本地存储空间内读取相应的第一运动信息，或者，拉花系统根据所述标识符从服务器中下载得到相应的第一运动信息。
优选地，所述目标图案中还可以包含多个子图案的排列顺序，该排列顺序可以按照拉花顺序确定，每个子图案与标识符一一对应。在步骤S201中，按照多个子图案的排列顺序，根据所述标识符，依次从数据库中调取得到与每个标识符相对应的多个第一运动信息，其中，每个所述第一运动信息中包含与所述子图案相对应的第一位姿信息集。
其中一种可能的实现方式中，步骤S102中还可以包括：
S202、在从所述数据库中未调取到所述第一运动信息的情况下，将所述标识符发送至服务器；
S203、接收由所述服务器发送的与所述标识符相对应的第一运动信息。
也就是说，为节省本地存储空间，本地存储的数据库中可以无需存储大量的第一运动信息，在从所述数据库中未调取到相应的第一运动信息的情况下，根据所述标识符，从服务器(如云端服务器等)中下载得到对应的第一运动信息。
具体地，拉花系统在接收用户订单后，根据所述用户订单确定对应的目标图案，然后，根据目标图案中的多个子图案，确定与每个子图案相对应的多个标识符，然后，根据每个标识符，从本地存储的数据库中调取相对于的第一运动信息，若某个标识符相对于的第一运动信息并未存储在本地数据库中，则将该某个标识符发送至服务器，由该服务器根据接收到的标识符将对应的第一运动信息发送至拉花系统。
值得一提的是，在拉花系统接收到多个用户订单的情况下，若拉花系统内存储的某个第一运动信息与后面若干个用户订单的目标图案的多个子图案(或标识符)均不对应，则将该某个第一运动信息从拉花系统的存储空间中删除，以节省拉花系统的存储空间，提高设备性能。
S103、基于多个所述子图案之间的相对位置关系，对多个所述第一运动信息进行整合处理，以得到第二运动信息。
也就是说，所述第二运动信息可以用于表示拉花系统按照所述第二运动信息控制机械臂执行运动操作，使得机械臂末端上的拉花杯拉出的图案与所述目标图案相似。
其中一种可能的实现方式中，所述第一运动信息中包含多个第一位姿信息，步骤S103可以包括：
S301、基于所述相对位置关系，确定上一个所述第一运动信息中最后一个第一位姿信息与下一个所述第一运动信息中第一个第一位姿信息之间的平移量参数；
S302、按照所述平移量参数，将多个所述第一运动信息中的第一位姿信息整合在一起，以得到第二运动信息。
举例地，如图4所示，第一运动信息可以包含与子图案相对应的机械臂末端相对于机械臂基座的多个第一位姿信息，且每个第一位姿信息用于表示机械臂末端在机械臂基座坐标系下的位置与姿势等。如，第一运动信息A中最后一个第一位姿信息A1与第一运动信息B中第一个第一位姿信息B1之间的相对位置关系可以包括A1与B1之间的坐标差值D(假设其他参数如旋转角度等不变)，则第一运动信息A与第一运动信息B之间的平移量参数可以根据该坐标差值D确定。按照所述平移量参数，将多个第一运动信息中的第一位姿信息集按照子图案的排列顺序依次组合在一起，以形成组合的位姿信息集，所述第二运动信息根据所述该组合的位姿信息集确定。
换句话说，在按照所述第二运动信息控制机械臂执行运动操作的过程中，机械臂末端按照第一运动信息A进行运动完毕后，机械臂末端处于与第一运动信息A的最后一个第一位姿信息A1相对应的空间状态(如空间位置或姿势等)，然后根据所述第一运动信息A与第一运动信息B之间的平移量参数，机械臂末端继续运动至与第一运动信息B的第一个第一位姿信息B1相对应的空间状态，并按照第一运动信息B进行运动，以此类推，直到机械臂末端按照第二运动信息进行运动完毕。因此，在该过程中，机械臂末端上的拉花杯可以依次拉出的多个子图案，并最终形成与所述目标图案相似的拉花图案。
S104、按照所述第二运动信息对机械臂进行控制。
在本实施例中，所述第二运动信息可以包括机械臂六个关节轴的运动信息，拉花系统可以根据所述机械臂六个关节轴的运动信息，经过运动规划后对机械臂进行驱动控制，使得机械臂执行相应的运动操作，使得机械臂末端能够模仿拉花师的拉花动作进行运动，以使得被安装于机械臂末端的拉花杯能够拉出所需的拉花图案。
进一步地，在步骤S102中与子图案对应的第一运动信息可以根据运动捕捉方法对拉花师的拉花动作进行捕捉获得，举例地，所述运动捕捉方法可以包括：
S401、获取接收到的多帧图像，其中，所述多帧图像中包含目标物体，所述图像由所述相机拍摄获得；
S402、基于所述多帧图像，获得所述目标物体的运动信息，其中，所述目标物体的运动信息中包含每一帧所述图像中目标物体的第二位姿信息，所述第二位姿信息为所述目标物体在第二坐标系中的位姿信息，所述第二坐标系以所述相机为基准；
S403、获取坐标转换关系，基于所述坐标转换关系，对所述第二位姿信息进行坐标转换，得到多个第一位姿信息，其中，所述第一位姿信息为所述机械臂末端在第一坐标系中的位姿信息，所述第一坐标系以所述机械臂基座为基准；
S404、基于多个所述第一位姿信息，获得第一运动信息。
举例地，如图5A所示，在拉花师手持拉花杯进行拉花动作的过程中，目标物体随着拉花师手部动作而运动(如改变位置与姿势)等，而且目标物体可以一直保持在相机视野范围内，使得相机能够拍摄得到在拉花过程中目标物体运动的视频，该视频中可以包含多帧图像。在本实施例中，目标物体被固定于拉花师手持拉花杯杯把(或把手)的位置上，使得目标物体的运动信息更加拟合拉花师的拉花动作，有利于减少后续坐标变换步骤，降低误差。在其他一些实施例中，目标物体可以被固定于拉花杯杯壁上，在此不受限制。
具体地，在步骤S401中，可以通过高帧率相机录制拉花师拉花动作的视频，从该视频中截取到一个完整拉花过程(从开始拉花到结束拉花的过程)的目标视频，该目标视频中包含多帧图像。
其中一种可能的实现方式中，所述目标物体可以包括二维码，优选地，在拉花过程中，所述二维码随着拉花师手部动作而运动，所述二维码的运动信息可以用于表示拉花师手持拉花杯的拉花动作，所述二维码的运动信息可以包括在空间所处的位姿信息，如位置与姿势(如旋转角度或方向)等。所述相机优选地为黑白相机，其具有较高的帧率，可以在拉花过程中拍摄得到更多帧图像，有利于捕捉到目标物体更多的运动信息。
在本实施例中，所述目标物体的运动信息可以用于表示目标物体在空间中的运动状态。所述目标物体的第二位姿信息可以用于表示目标物体相对于相机的空间状态，如在空间中所处的位置与姿势等。
其中一种可能的实现方式中，步骤S402可以包括：利用视觉识别模型对每一帧所述图像中目标物体的空间状态进行识别，以获得每一帧所述图像中目标物体的第二位姿信息。
所述视觉识别模型可以包括apr i ltag视觉定位系统，其能够定位并识别得到图像中的二维码(如tag)的位姿信息。也就是说，所述第二位姿信息可以包括目标物体在第二坐标系(如相机坐标系)中的位置与姿势。
举例地，如图5B所示，在步骤S402中，可以使用正方体反映二维码的空间状态，通过识别正方体当前所处的位置以及旋转角度或方向，以确定二维码在空间中的位姿信息。
可以理解的是，在一次拉花过程中，根据相机拍摄得到的多帧图像，按拍摄时间顺序，可以得到多个第二位姿信息(如第二位姿信息集)，以用于表示目标物体在拉花过程中的空间状态。
其中一种可能的实现方式中，在步骤S402之后，所述方法还包括：对所述第二位姿信息进行滤波处理，以得到滤波处理后的第二位姿信息。
如图6A所示为未进行滤波处理的所述第二位姿信息中绕X轴旋转运动数据示意图，如图6B为进行滤波处理的所述第二位姿信息中绕X轴旋转运动数据示意图，其中，横轴为时间，单位为s，纵轴为绕X轴的位置角度，单位为deg。
也就是说，由于相机本身的原因，在对目标物体进行拍摄的过程中，会存在一定的噪声，使得在步骤S402中获得的第二位姿信息不够平滑，因此，需要对第二位姿信息进行滤波处理，以提高数据准确性和可靠性。熟知本领域的技术人员应当理解的是，滤波处理的方法可以有多种类型，如采用滤波器进行滤波处理等，在此不受限制。
在本实施例中，所述坐标转换关系可以根据机械臂末端与机械臂基座的相对位置关系以及相机与机械臂基座之间的坐标转换关系等确定。对于不同的拉花设备，其对应的坐标转换关系不相同。举例地，机械臂末端与机械臂基座的相对位置关系可以根据机械臂的臂长、机械臂关节轴的自由度、机械臂基座的安装位置等确定。
在步骤S403中，所述第一位姿信息可以包括机械臂末端在第一坐标系(如机械臂基座坐标系)中的位置与姿势等，以用于表示所述机械臂末端的空间状态。也就是说，根据所述坐标转换关系，将目标物体相对于相机的空间状态转换为机械臂末端相对于机械臂基座的空间状态，以使得机械臂末端可以模仿拉花师的拉花动作进行运动。
其中一种可能的实现方式中，所述目标物体的运动信息中还包含第一帧图像中目标物体的第二位姿信息与其他帧图像中目标物体的第二位姿信息之间的相对关系，步骤S403可以包括：
S501、基于所述坐标转换关系，将第一帧图像中目标物体的第二位姿信息转换为第一位姿信息；
S502、根据转换得到的所述第一位姿信息以及所述相对关系，得到与所述其他帧图像中目标物体的第二位姿信息相对应的多个第一位姿信息。
举例地，第一帧图像中目标物体的第二位姿信息与其他帧图像中目标物体的第二位姿信息之间的相对关系可以包括相对距离以及相对旋转角度等。所述相对距离可以根据第二位姿信息中位置坐标之间的差值确定，所述相对旋转角度可以根据第二位姿信息中角度之间的差值确定。
也就是说，在一次拉花过程中，目标物体的运动信息可以根据第一帧图像中目标物体的第二位姿信息以及所述相对关系确定。为使机械臂末端能够模仿目标物体的运动信息进行运动，所述目标物体的运动信息中多个第二位姿信息之间的相对关系与第一运动信息中多个第一位姿信息之间的相对关系可以相等。
可以理解的是，在步骤S501中，只需将第一帧图像中目标物体的第二位姿信息转换为机械臂末端的第一位姿信息，然后根据转换得到的所述第一位姿信息以及所述相对关系，即可得到机械臂末端的多个第一位姿信息。因此，在本方法中，可以无需将所有的第二位姿信息都根据坐标转换关系转换得到第一位姿信息，减少了坐标转换的步骤，降低了因坐标转换带来的累计误差，有利于提高了精确度。
在其他一些实施例中，每一帧图像中目标物体的第二位姿信息可以分别根据所述坐标转换关系进行转换，以得到机械臂末端的多个第一位姿信息，在此不受限制。
其中一种可能的实现方式中，所述坐标转换关系包括：
其中，
为机械臂末端相对于机械臂基座的坐标转换关系，
为相机相对于机械臂基座的坐标转换关系，
为目标物体相对于相机的坐标转换关系，
为机械臂末端相对于目标物体的坐标转换关系。
举例地，如图7所示，在相机坐标系(Camera Frame)下的任意坐标矢量S1，转换到机械臂基座坐标系(Base Frame)下，可以以下公式表示：
以矩阵形式表示为：
因此，相机坐标系相对于机械臂基座坐标系的旋转矩阵可以表示为：
其中，S1为在相机坐标系下的任意坐标矢量，S2为相机坐标系原点在机械臂基座坐标系下的坐标矢量，S3为S1转换到在机械臂基座坐标系下的坐标矢量，
为相机坐标系相对于机械臂基座坐标系的旋转矩阵，旋转矩阵
用于确定相机相对于机械臂基座的坐标转换关系。
举例地，如图8所示，本实施例中还提供了拉花杯杯嘴坐标系、机械臂末端坐标系以及机械臂基座坐标系之间的坐标转换关系，其中，在机械臂基座坐标系下的任意坐标矢量S6，转换到杯嘴坐标系下，可以由以下公式表示：
以矩阵形式表示为：
其中，
其中，
为机械臂末端坐标系相对于机械臂基座坐标系的旋转矩阵，
为杯嘴坐标系相对于末端坐标系的旋转矩阵，S4为机械臂末端坐标系原点在机械臂基座坐标系下的坐标矢量，S5为杯嘴坐标系原点在机械臂末端坐标系下的坐标矢量，s6′为S6转换到杯嘴坐标下的坐标矢量，s5′为S5转换到杯嘴坐标下的坐标矢量，s4′为S4转换到杯嘴坐标下的坐标矢量。
在本实施例中，机械臂末端坐标系相对于机械臂基座坐标系的旋转矩阵
可以根据机械臂处于初始位姿的各关节轴坐标进行递推得到，以用于确定机械臂末端相对于机械臂基座的坐标转换关系。
其中一种可能的实现方式中，所述第一运动信息可以包括机械臂六个关节轴(如六自由度)的运动信息，步骤S404可以包括：
S405、对所述第一位姿信息进行逆运动学解算，以得到所述机械臂六个关节轴的运动信息。
举例地，在步骤S405中，可以通过机械臂建模(如DH建模等)方法对所述第一位姿信息进行运动学求解，例如，机械臂相邻关节轴之间的旋转变换关系可以由以下公式表示：
其中，S和C分别为三角函数sin和cos的缩写。
在获得到建模参数(如DH表)的情况下，分别计算得到相邻关节轴之间的齐次坐标变换矩阵，以得到关节轴末端相对于机械臂基座坐标系的位姿矩阵TCP，其中，位姿矩阵TCP可以表示为：
然后，对该位姿矩阵进行逆解算，以得到机械臂六个关节轴的运动信息。
在本实施例中，拉花系统可以根据所述机械臂六个关节轴的运动信息，经过运动规划后对机械臂进行驱动控制，使得机械臂执行相应的运动操作，使得机械臂末端能够模仿拉花师的拉花动作进行运动，以使得被安装于机械臂末端的拉花杯能够拉出所需的拉花图案。
熟知本领域的技术人员应当理解的是，本申请提供的机械臂控制方法并不局限于应用于本实施例提供的拉花系统中，其在其他机械臂控制的应用领域中也可以适用，在此不受限制。
可以理解的是，上述实施例中的部分或全部步骤骤或操作仅是示例，本申请实施例还可以执行其它操作或者各种操作的变形。此外，各个步骤可以按照上述实施例呈现的不同的顺序来执行，并且有可能并非要执行上述实施例中的全部操作。
图9所示为本申请移动控制装置100一个实施例的结构示意图。如图9所示，上述移动控制装置100可以包括：
第一获取模块10，用于获取目标图案，所述目标图案中包含多个子图案以及多个所述子图案之间的相对位置关系；
第二获取模块20，用于获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息；
处理模块30，用于基于多个所述子图案之间的相对位置关系，对多个所述第一运动信息进行整合处理，以得到第二运动信息；
控制模块40，用于按照所述第二运动信息对机械臂进行控制。
其中一种可能的实现方式中，所述目标图案中映射有多个标识符，所述标识符用于标识与所述子图案相对应的第一运动信息，所述第二获取模块20包括：
基于每个所述标识符，从数据库中调取得到与每个所述子图案相对应的第一运动信息。
其中一种可能的实现方式中，所述第二获取模块20还包括：
在从所述数据库中未调取到所述第一运动信息的情况下，将所述标识符发送至服务器；
接收由所述服务器发送的与所述标识符相对应的第一运动信息。
其中一种可能的实现方式中，所述第一运动信息中包含多个第一位姿信息，所述处理模块30包括：
基于所述相对位置关系，确定上一个所述第一运动信息中最后一个第一位姿信息与下一个所述第一运动信息中第一个第一位姿信息之间的平移量参数；
按照所述平移量参数，将多个所述第一运动信息中的第一位姿信息整合在一起，以得到第二运动信息。
其中一种可能的实现方式中，多个所述第一位姿信息根据坐标转换关系对多帧图像中目标物体的第二位姿信息进行坐标转换得到，其中，所述第一位姿信息为机械臂末端在第一坐标系中的位姿信息，所述第一坐标系以机械臂基座为基准，所述第二位姿信息为所述目标物体在第一坐标系中的位姿信息，所述第一坐标系以相机为基准，所述图像由所述相机拍摄得到。
其中一种可能的实现方式中，所述坐标转换关系包括：
其中，
为机械臂末端相对于机械臂基座的坐标转换关系，
为相机相对于机械臂基座的坐标转换关系，
为目标物体相对于相机的坐标转换关系，
为机械臂末端相对于目标物体的坐标转换关系。
可以理解的是，图9所示实施例提供的移动控制装置可用于执行本申请图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果可以进一步参考方法实施例中的相关描述。
应理解以上图9所示的移动控制装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块以软件通过处理元件调用的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，处理模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在电子设备的某一个芯片中实现。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit；以下简称：ASIC)，或，一个或多个微处理器(Digital Singnal Processor；以下简称：DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array；以下简称：FPGA)等。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(System-On-a-Chip；以下简称：SOC)的形式实现。
图10为本申请拉花系统200一个实施例的结构示意图。如图10所示，拉花系统200可以包括：交互模块210，用于接收用户订单，并将接收到的用户订单发送至控制装置220，所述用户订单中包含目标图案；所述控制装置220，用于根据接收到的用户订单，获取目标图像，以用于控制机械臂230执行运动操作；所述机械臂230，用于受控于所述控制装置220，以执行运动操作。
所述控制装置220，包含：
一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，所述一个或多个计算机程序包括指令，当所述指令被所述系统执行时，使得所述系统执行以下步骤；
获取目标图案，所述目标图案中包含多个子图案以及多个所述子图案之间的相对位置关系；
获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息；
基于多个所述子图案之间的相对位置关系，对多个所述第一运动信息进行整合处理，以得到第二运动信息；
按照所述第二运动信息对机械臂进行控制。
其中一种可能的实现方式中，所述目标图案中映射有多个标识符，所述标识符用于标识与所述子图案相对应的第一运动信息，当所述指令被所述系统执行时，使得所述系统执行所述获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息，包括：
基于每个所述标识符，从数据库中调取得到与每个所述子图案相对应的第一运动信息。
其中一种可能的实现方式中，当所述指令被所述系统执行时，使得所述系统执行所述获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息，还包括：
在从所述数据库中未调取到所述第一运动信息的情况下，将所述标识符发送至服务器；
接收由所述服务器发送的与所述标识符相对应的第一运动信息。
其中一种可能的实现方式中，所述第一运动信息中包含多个第一位姿信息，当所述指令被所述系统执行时，使得所述系统执行所述基于多个所述子图案之间的相对位置关系，对多个所述第一运动信息进行整合处理，以得到第二运动信息，包括：
基于所述相对位置关系，确定上一个所述第一运动信息中最后一个第一位姿信息与下一个所述第一运动信息中第一个第一位姿信息之间的平移量参数；
按照所述平移量参数，将多个所述第一运动信息中的第一位姿信息整合在一起，以得到第二运动信息。
其中一种可能的实现方式中，多个所述第一位姿信息根据坐标转换关系对多帧图像中目标物体的第二位姿信息进行坐标转换得到，其中，所述第一位姿信息为机械臂末端在第一坐标系中的位姿信息，所述第一坐标系以机械臂基座为基准，所述第二位姿信息为所述目标物体在第一坐标系中的位姿信息，所述第一坐标系以相机为基准，所述图像由所述相机拍摄得到。
其中一种可能的实现方式中，所述坐标转换关系包括：
其中，
为机械臂末端相对于机械臂基座的坐标转换关系，
为相机相对于机械臂基座的坐标转换关系，
为目标物体相对于相机的坐标转换关系，
为机械臂末端相对于目标物体的坐标转换关系。
也就是说，所述拉花系统200可以用于执行如图1所示实施例的机械臂控制方法，其功能或原理可以参考上述图1所示实施例的机械臂控制方法，在此不再赘述。
可以理解的是，所述拉花系统200还可以包括通信模块，以用于信息通信等。所述拉花系统200还可以包括相机，以用于拍摄得到图像。所述拉花系统200还可以包括报警装置，用于受控于所述控制装置230，以执行报警操作等。
应理解，本实施例拉花系统200可以包括其他不同类型的操作机构，以受控于所述控制模块，执行不同的操作，在此不受限制。
应理解，控制装置可以被实施为控制电路，控制装置中的处理器可以是片上系统SOC，该处理器中可以包括中央处理器(Central Processing Unit；以下简称：CPU)，还可以进一步包括其他类型的处理器，例如：图像处理器(Graphics Processing Unit；以下简称：GPU)等。
图11为本申请电子设备一个实施例的结构示意图，如图11所示，上述电子设备可以包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序。
其中，上述电子设备可以为拉花设备或机械臂控制设备等。
其中上述一个或多个计算机程序被存储在上述存储器中，上述一个或多个计算机程序包括指令，当上述指令被上述设备执行时，使得上述设备执行以下步骤：
获取目标图案，所述目标图案中包含多个子图案以及多个所述子图案之间的相对位置关系；
获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息；
基于多个所述子图案之间的相对位置关系，对多个所述第一运动信息进行整合处理，以得到第二运动信息；
按照所述第二运动信息对机械臂进行控制。
其中一种可能的实现方式中，所述目标图案中映射有多个标识符，所述标识符用于标识与所述子图案相对应的第一运动信息，当上述指令被上述设备执行时，使得上述设备执行所述获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息，包括：
基于每个所述标识符，从数据库中调取得到与每个所述子图案相对应的第一运动信息。
其中一种可能的实现方式中，当上述指令被上述设备执行时，使得上述设备执行所述获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息，还包括：
在从所述数据库中未调取到所述第一运动信息的情况下，将所述标识符发送至服务器；
接收由所述服务器发送的与所述标识符相对应的第一运动信息。
其中一种可能的实现方式中，所述第一运动信息中包含多个第一位姿信息，当上述指令被上述设备执行时，使得上述设备执行所述基于多个所述子图案之间的相对位置关系，对多个所述第一运动信息进行整合处理，以得到第二运动信息，包括：
基于所述相对位置关系，确定上一个所述第一运动信息中最后一个第一位姿信息与下一个所述第一运动信息中第一个第一位姿信息之间的平移量参数；
按照所述平移量参数，将多个所述第一运动信息中的第一位姿信息整合在一起，以得到第二运动信息。
其中一种可能的实现方式中，多个所述第一位姿信息根据坐标转换关系对多帧图像中目标物体的第二位姿信息进行坐标转换得到，其中，所述第一位姿信息为机械臂末端在第一坐标系中的位姿信息，所述第一坐标系以机械臂基座为基准，所述第二位姿信息为所述目标物体在第一坐标系中的位姿信息，所述第一坐标系以相机为基准，所述图像由所述相机拍摄得到。
其中一种可能的实现方式中，所述坐标转换关系包括：
其中，
为机械臂末端相对于机械臂基座的坐标转换关系，
为相机相对于机械臂基座的坐标转换关系，
为目标物体相对于相机的坐标转换关系，
为机械臂末端相对于目标物体的坐标转换关系。
该设备可以用于执行本申请图1所示实施例提供的机械臂控制方法中的功能/步骤。
如图11所示，电子设备900包括处理器910和存储器920。其中，处理器910和存储器920之间可以通过内部连接通路互相通信，传递控制和/或数据信号，该存储器920用于存储计算机程序，该处理器910用于从该存储器920中调用并运行该计算机程序。
上述存储器920可以是只读存储器(read-only memory，ROM)、可存储静态信息和指令的其它类型的静态存储设备、随机存取存储器(random access memory，RAM)或可存储信息和指令的其它类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM)、只读光盘(compactdisc read-only memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其它磁存储设备，或者还可以是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其它介质等。
上述处理器910可以和存储器920可以合成一个处理装置，更常见的是彼此独立的部件，处理器910用于执行存储器920中存储的程序代码来实现上述功能。具体实现时，该存储器920也可以集成在处理器910中，或者，独立于处理器910。
除此之外，为了使得电子设备900的功能更加完善，该电子设备900还可以包括摄像头930、电源940、输入单元950等中的一个或多个。
可选地，电源950用于给电子设备中的各种器件或电路提供电源。
应理解，图11所示的电子设备900能够实现本申请图1所示实施例提供的方法的各个过程。电子设备900中的各个模块的操作和/或功能，分别为了实现上述方法实施例中的相应流程。具体可参见本申请图1所示方法实施例中的描述，为避免重复，此处适当省略详细描述。
应理解，图11所示的电子设备900中的处理器910可以是片上系统SOC，该处理器910中可以包括中央处理器(Central Processing Unit；以下简称：CPU)，还可以进一步包括其他类型的处理器，例如：图像处理器(Graphics Processing Unit；以下简称：GPU)等。
总之，处理器910内部的各部分处理器或处理单元可以共同配合实现之前的方法流程，且各部分处理器或处理单元相应的软件程序可存储在存储器920中。
本申请还提供一种电子设备，所述设备包括存储介质和中央处理器，所述存储介质可以是非易失性存储介质，所述存储介质中存储有计算机可执行程序，所述中央处理器与所述非易失性存储介质连接，并执行所述计算机可执行程序以实现本申请图1所示实施例提供的方法。
以上各实施例中，涉及的处理器可以例如包括CPU、DSP、微控制器或数字信号处理器，还可包括GPU、嵌入式神经网络处理器(Neural-network Process Units；以下简称：NPU)和图像信号处理器(Image Signal Processing；以下简称：ISP)，该处理器还可包括必要的硬件加速器或逻辑处理硬件电路，如ASIC，或一个或多个用于控制本申请技术方案程序执行的集成电路等。此外，处理器可以具有操作一个或多个软件程序的功能，软件程序可以存储在存储介质中。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本申请图1所示实施例提供的方法。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本申请图1所示实施例提供的方法。
本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
本领域普通技术人员可以意识到，本文中公开的实施例中描述的各单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件和电子硬件的结合来实现。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申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，任一功能如果以软件功能单元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(Read-Only Memory；以下简称：ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory；以下简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，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。本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种机械臂控制方法，其特征在于，包括：
获取目标图案，所述目标图案中包含多个子图案以及多个所述子图案之间的相对位置关系；
获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息；
基于多个所述子图案之间的相对位置关系，对多个所述第一运动信息进行整合处理，以得到第二运动信息；
按照所述第二运动信息对机械臂进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标图案中映射有多个标识符，所述标识符用于标识与所述子图案相对应的第一运动信息，所述获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息，包括：
基于每个所述标识符，从数据库中调取得到与每个所述子图案相对应的第一运动信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息，还包括：
在从所述数据库中未调取到所述第一运动信息的情况下，将所述标识符发送至服务器；
接收由所述服务器发送的与所述标识符相对应的第一运动信息。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述第一运动信息中包含多个第一位姿信息，所述基于多个所述子图案之间的相对位置关系，对多个所述第一运动信息进行整合处理，以得到第二运动信息，包括：
基于所述相对位置关系，确定上一个所述第一运动信息中最后一个第一位姿信息与下一个所述第一运动信息中第一个第一位姿信息之间的平移量参数；
按照所述平移量参数，将多个所述第一运动信息中的第一位姿信息整合在一起，以得到第二运动信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一位姿信息根据坐标转换关系对多帧图像中目标物体的第二位姿信息进行坐标转换得到，其中，所述第一位姿信息为机械臂末端在第一坐标系中的位姿信息，所述第一坐标系以机械臂基座为基准，所述第二位姿信息为所述目标物体在第一坐标系中的位姿信息，所述第一坐标系以相机为基准，所述图像由所述相机拍摄得到。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述坐标转换关系包括：
其中，
为机械臂末端相对于机械臂基座的坐标转换关系，
为相机相对于机械臂基座的坐标转换关系，
为目标物体相对于相机的坐标转换关系，
为机械臂末端相对于目标物体的坐标转换关系。
7.一种机械臂控制装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取目标图案，所述目标图案中包含多个子图案以及多个所述子图案之间的相对位置关系；
第二获取模块，用于获取与每个所述子图案相对应的第一运动信息；
处理模块，用于基于多个所述子图案之间的相对位置关系，对多个所述第一运动信息进行整合处理，以得到第二运动信息；
控制模块，用于按照所述第二运动信息对机械臂进行控制。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，所述一个或多个计算机程序包括指令，当所述指令被所述设备执行时，使得所述设备执行如权利要求1至6任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至6任一项所述的方法。
10.一种拉花系统，其特征在于，包括：
交互模块，用于接收用户订单，并将接收到的用户订单发送至控制装置，所述用户订单中包含目标图案；
所述控制装置，包含：
一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，所述一个或多个计算机程序包括指令，当所述指令被所述系统执行时，使得所述系统执行如权利要求1至6任一项所述的方法；
机械臂，用于受控于所述控制装置，以执行运动操作。
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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 | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20210907 |