CN113752236B - 机械臂示教的装置、标定杆和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种机械臂示教的装置、标定杆和方法，所述标定杆包括标定杆本体，所述标定杆本体设置有：传感器单元，用于获取所述标定杆的运动学参数数据；操作交互单元，用于接收指令及进行状态提示，实现与操作者之间操作信息的交互；通信单元，与所述传感器单元、操作交互单元连接，用于发送控制交互数据至控制装置，所述控制交互数据包括所述运动学参数数据及操作信息；以及供电单元，用于向所述传感器单元、操作交互单元以及通信单元供电。

Description

机械臂示教的装置、标定杆和方法

技术领域

本公开涉及电子技术领域，更具体地，涉及一种机械臂示教的装置、标定杆和方法。

背景技术

随着人工智能、自动控制、通信和计算机技术的快速发展，机器人被越来越多地应用于工农业生产、建筑、物流、和日常生活等诸多领域。目前大多数机器人具有示教控制功能，许多复杂的任务可以依靠示教(即教导机器人末端位置)控制实现，即在机器人正常加工之前，操作人员利用某种交互方式示范执行加工任务时所需动作，并且将示教过程进行存储，从而可以在实际生产过程中重复所需动作，使其适应大批量工业生产。

在实现本公开构思的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：一些现有示教装置需要在示教点处采集机械臂的各个关节编码器值，经过机器人控制软件或示教器软件的运动学正算，推导出基于某个坐标系的末端位姿值后，才能作为示教点保存在存储介质中。还有一些现有示教装置基本上只能进行单点示教，然后再指定示教点间的联接方式，组从轮廓。示教圆弧时，需要指令额外的参数，如圆心或者圆弧的转动方向；而对于自由曲线时，示教难度较大，很难满足当前机械臂的应用，如拆垛、分拣、涂胶等应用。此外，现有示教装置还存在设备笨重、附属设备成本高、标定效率低、易受外界环境干扰且示教方法操作繁琐、具有安全隐患、不能示教轮廓、且不易实施在既有设备上(即旧设备改照)等诸多问题。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种机械臂示教的装置、标定杆和方法。

本公开的一个方面提供了一种用于机械臂示教的标定杆，包括：

标定杆本体，所述标定杆本体设置有：

传感器单元，用于获取所述标定杆的运动学参数数据；

操作交互单元，用于接收指令及进行状态提示，实现与操作者之间操作信息的交互；

通信单元，与所述传感器单元、操作交互单元连接，用于发送控制交互数据至控制装置，所述控制交互数据包括所述运动学参数数据及操作信息；以及

供电单元，用于向所述传感器单元、操作交互单元以及通信单元供电。

根据本公开的实施例，所述的标定杆还包括：

标定尖，设置于所述标定杆本体的一端，用于对准待标定点。

根据本公开的实施例，所述运动学参数包括角加速度信息及线加速度信息。

根据本公开的实施例，所述操作交互单元包括：

指令输入单元，用于接收来自操作者的操作指令；以及

状态提示单元，包括可视化子单元和/或发声子单元，用于通过所述可视化子单元和/或发声子单元提示当前标定杆所处的不同状态。

根据本公开的实施例，所述指令输入单元包括：

模式切换输入单元，所述模式切换输入单元为自锁型按钮，用于切换所述标定杆的工作模式，所述工作模式包括用于示教的示教模式和用于位姿初始化的校准模式；和/或

工作指示输入单元，所述工作指示输入单元为自恢复型按钮，用于接收工作指示指令，所述工作指示输入单元保持在被按下状态下，则在示教模式下持续获取所述运动学参数数据或在校准模式下完成校准；所述工作指示输入单元被单击，则所述运动学参数数据被重置。

根据本公开的实施例，所述通信单元为无线通信单元，所述无线通信单元发送的控制交互数据还包括无线链路状态的心跳数据。

根据本公开的实施例，所述供电单元包括充电电池。

本公开的另一方面提供了一种机械臂示教的方法，包括在如前所述的标定杆侧：

待接收到校准模式指令后，开始进行校准，确定初始位置；

确定校准是否完成，若完成则发送切换至示教模式的指令和/或发送校准生成状态提示，使得标定杆移动至目标点位；

待接收到切换至示教模式的指令后，根据工作指示指令的输入获取标定杆的运动学参数数据，并向控制装置发送所述运动学参数数据及操作信息。

根据本公开的实施例，所述根据工作指示指令的输入获取标定杆的运动学参数数据包括：

判断所述工作指示指令是否持续输入，若是则确认为示教轮廓操作，持续获取所述运动学参数数据；否则为示教点位操作，获取当前点位的运动学参数数据。

本公开的另一方面提供了一种机械臂示教的方法，包括在控制装置侧：

接收如前所述的标定杆发送的操作信息及标定杆的运动学参数数据；

根据所述操作信息确定当前标定杆状态是否有效；

若确定当前标定杆状态有效，则读取所述运动学参数数据，并根据所述运动学参数数据计算标定杆的位置及姿态信息，并保存所述位置及姿态信息；以及

延时预定时长，返回执行接收操作信息及标定杆的运动学参数数据。

根据本公开的实施例，所述的方法还包括：

若确定当前标定杆状态无效，则向所述标定杆发送无线通信链路的心跳数据。

根据本公开的实施例，所述的方法还包括：

监测与所述标定杆之间的通讯是否连接，若是则执行如前所述的方法，否则继续监测与所述标定杆之间的通讯是否连接。

本公开的另一方面提供了一种机械臂示教的装置，包括：

如前所述的标定杆；以及

控制装置，所述控制装置，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如前所述的方法。

根据本公开的实施例，所述控制装置为计算机或机械臂控制器。

根据本公开的实施例，所述的装置还包括：

标定杆校准底座，设置于需示教的机械臂上，用于固定所述标定杆，使得标定杆在所述标定杆校准底座进行初始位置的校准。

本公开的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行如前所述的方法。

根据本公开的实施例，可以至少部分地解决现有示教设备笨重、附属设备成本高、标定效率低、易受外界环境干扰且示教方法操作繁琐、具有安全隐患以及不能示教轮廓等诸多问题，并因此可以实现在既有设备上实施(旧设备改造)的技术效果。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示意性示出了根据本公开实施例的可以应用机械臂示教的装置、标定杆和方法的示例性系统架构；

图2示意性示出了根据本公开的实施例的标定杆的结构示意图；

图3示意性示出了根据本公开的实施例标定杆校准底座的示意图；

图4示意性示出了根据本公开的实施例机械臂示教的方法的流程图；

图5示意性示出了根据本公开的实施例进行单点示教的流程图；

图6示意性示出了根据本公开的实施例进行轮廓示教的流程图；

图7示意性示出了根据本公开的又一实施例机械臂示教的方法的流程图；

图8示意性示出了根据本公开实施例的控制装置的框图。

具体实施方式

现有的机械臂示教装置包括基于六维力传感器的拖动示教装置、基于重力补偿、摩擦力补偿的无力传感器示教、基于视觉的示教装置、基于虚拟现实的示教装置以及基于手持操作盒的示教装置等。

其中，基于六维力传感器的拖动示教装置将六维力传感器安装在机械臂末端，实时反馈机械臂末端受力情况，利用式1，就可以得到各个方向上的增量

F＝K·ΔX (式1)

F表示六维力传感器采集的力信号，ΔX表示位置的增量，K是自己设定的系数，K越大，手感越“轻”。通过式1就可以将末端受到的力变成位置的增量，进而转化为控制量，控制机械臂运动即可。不需要机器人动力学模型、重力补偿、力反馈等。且由于传感器外置于机械臂末端，不需要改动机械臂结构。

但是，拖动式的示教方法装置是靠外力将机械臂移到某个位姿，该过程中，操作人员与机械臂之间要有直接或间接的接触，在某些情况下很难达成，且存在安全隐患；示教过程繁琐；拖动示教方式示教直线和圆弧时异常困难，比较适合示教点，不适合示教轨迹。六维力传感器与扭矩传感器的方式都需要外加额外的传感器，增加成本；且六维力传感器的感知区域具有局限性，仅局限于机械臂末端，有外置的线缆，破坏机械整体的外观。因为其在位置环上实现控制，带宽较低，响应慢，拖动起来手感一般，反应较慢。扭矩传感器技术门槛高、成本高，需要改变机械臂机械结构，很难安装在现有机械臂上；目前，也只有KUKA等少数几家机器人公司推出了具有扭矩传感器的机械臂。

基于重力补偿、摩擦力补偿的无力传感器示教装置在示教时，机器人关节的伺服驱动器工作在电流(力矩)模式。补偿机械臂自身重力时，机械臂就会保持在任意姿态；补偿摩擦力时，机器人手感就会很轻，可以随意搬动。这种方式不需要任何力传感器，成本低，但模型复杂。并且基于补偿方式的拖动示教方法需要精确计算各个关节的静摩擦力。但由于机械臂关节通常是由电机和减速器组成，电机端的静摩擦力经过减速器后在连杆端被放大，即使关节电机处于无伺服状态时，也很难克服静摩擦力拧动关节；而在无力传感器的情况下，静摩擦力无法观测。

以上两种示教装置需要在示教点处采集机械臂的各个关节编码器值，经过机器人控制软件或示教器软件的运动学正算，推导出基于某个坐标系的末端位姿值后，才能作为示教点保存在存储介质中。

基于视觉的示教装置是为机械臂配备一套视觉系统，在欲示教的位姿处放置好标的物，利用2D相机进行拍照；图像数据传输到特定的软件中，分析其图像数据，自动计算示教点的位姿，形成位置指令，从而控制机器运动。但是基于视觉的示教装置需要为机械臂配备视觉系统，包括高精度的2D相机(获取RGB图像的相机)或RGB-D相机(获取RGB图像和deepth信息的相机)、专用的图像处理系统。需要在被示教点处增加标的物，以增强视觉识别的准确性和提高定位的精度。在使用之前，需要标定视觉系统与机械臂之间的关系，操作复杂；且对现场的环境有较高的要求，不能影响相机系统的拍摄清晰度。

基于虚拟现实的示教装置是在计算机环境中精确建立机械臂和工作环境的精准的物理模型；在建立工作环境模型时，利用3D相机拍摄点云数据，进行三维重建实现；然后与机械臂模型一起，建立虚拟现实。在该虚拟环境中拖动机械臂至欲示教点进行示教，记录该示教点的空间坐标信息，重复进行示教操作，进而生成控制机械臂的路径信息，完成示教。基于虚拟现实的示教装置与传统示教装置相比，将拖动真实机械臂运动的方式改变为拖虚拟的机械臂三维模型；为了得到准确的示教信息，就需要工作场景更加真实；就需要更高精度的传感器采集环境数据。通过RGB-D机机采集3D维点动的方式重建现场环境的方式，对相机的要求较高；且根据不同的3D相机成像原理，场景中不能存在强干扰项。如基于红外编码方式的3D相机，在使用环境中不能存在强光干扰。工作环境中的物体不能强透光或强反光，都会造成环境建模的偏差，造成最终示教数据的不准确。进而影响到真实机械臂的运动，有可能造成危险。

基于手持盒示教的工业机器人使用的示教器，如图1所示，多为小屏显示，使用按键、手柄操作，在示教过程中，需要不断的利用手持盒操作机械臂各个关节，运动至合适位置后，按下特定的示教确定按钮才能完成示教。对于三自由度的正交型设备而言，该方式还是具有一定的可操作性，只需组合XYZ三个平移轴即可以到达示教点。但对于6自由度等多自由度机械手而言，该示教方式可操作性较差，很难控制机械臂快速而准确的移动目标点。标定效率低。且基于手持操作盒的示教装置内容显示局促，操作不便，不利于人机协作。

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

本公开的实施例提供了一种用于机械臂示教的标定杆，包括标定杆本体，所述标定杆本体设置有传感器单元、操作交互单元、通信单元及供电单元。其中，传感器单元用于获取所述标定杆的运动学参数数据；操作交互单元用于接收指令及进行状态提示，实现与操作者之间操作信息的交互；通信单元与所述传感器单元、操作交互单元连接，用于发送控制交互数据至控制装置，所述控制交互数据包括所述运动学参数数据及操作信息；供电单元用于向所述传感器单元、操作交互单元以及通信单元供电。

图1示意性示出了根据本公开实施例的可以应用机械臂示教的装置、标定杆和方法的示例性系统架构100。需要注意的是，图1所示仅为可以应用本公开实施例的系统架构的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、系统、环境或场景。

如图1所示，根据该实施例的系统架构100可以包括标定杆110、控制装置120和应用装置140。其中，应用装置140包括机械臂控制器141及机械臂142，机械臂控制器141与机械臂142间可以采用有线的方式双向交互数据。利用标定杆110代替机械臂142末端进行位姿获取和标定。通过标定杆110和控制装置120用于完成示教过程，并将示教过程数据保存至机械臂控制器141。在实际生产应用过程中可以利用机械臂控制器141对机械臂142进行控制，重复示教过程的动作。网络130用以在标定杆110和控制装置120之间提供通信链路的介质。网络130优选无线通信链路。为了提高标定杆的操作灵活性，控制装置120与标定杆110间采用无线通讯的方式双向交互数据，这些控制交互数据包括标定杆110的状态数据和无线链路状态的心跳数据。

在使用之前，标定杆110与机械臂142之间要进行校准操作，以保证经测量到的数据计算得出的相关信息是与机械臂142末端处于同一个坐标系下的，标定后的数据可以直接用于驱动机械臂142运动。标定杆110可以通过网络130与控制装置120交互，以接收指令或发送数据等。标定杆110上可以安装有多种传感器，用于获取标定杆110的位姿信息。标定杆110采用高速无线通讯方式，可以对机械臂142进行单点示教和联续轨迹示教。与传统示教器或示教方法不同之处还在于，本公开可以以增量的方式指定示教轨迹，以实现机械臂运动轨迹快速生成。

控制装置120可以是具有显示屏并且集成了示教标定软件的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。示教标定软件是与标定杆110配套的、可运行在机械臂控制器141中的配套标定软件组成。在标定杆110上设计有陀螺仪和加速度计等传感器，用来测量当前状态下标定杆的运动学参数，如角加速度和线加速度等参数。该标定杆110将上述数据发送至与其配套的示教标定软件，示教标定软件对采集到的数据进行处理，得到标定杆的位置和姿态信息。

需要说明的是，如果机械臂控制器141是开放式控制器，还可以直接采用机械臂控制器141作为控制装置120，将示教标定软件安装在该机械臂控制器141上。

应该理解，图1中的标定杆110、控制装置120和应用装置140的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。

图2示意性示出了根据本公开的实施例的标定杆的结构示意图。

如图2所示，本公开用于机械臂示教的标定杆110包括标定杆本体111和标定尖112。

其中，所述标定杆本体111设置有传感器单元1111、操作交互单元、通信单元1113及供电单元1114。

所述传感器单元1111用于获取所述标定杆的运动学参数数据。示例性地，所述传感器单元1111包括陀螺仪和加速度计等传感器，用来测量当前状态下标定杆110的运动学参数，如角加速度和线加速度等参数，从而可以根据标定杆110在机械臂142标定的初始位姿，通过计算获取标定杆110的当前位姿。

具体地，传感器单元1111获取的数据发送至控制装置120后，示教标定软件利用相关算法，如式2所示，计算得到标定杆的位置信息和姿态信息，配合其它软件操作，完成标定。

其中，I_ijk为标定杆当前位姿，α_ijk(t)为示教运动合成的加速度。由此可知，本实施例利用陀螺仪和加速度计测量角加速度和加速度，积分得到标定杆位姿的方法，从而可以以增量的方式指定示教轨迹，以实现机械臂运动轨迹快速生成。

操作交互单元用于接收指令及进行状态提示，实现与操作者之间操作信息的交互。其中所述操作交互单元包括指令输入单元和状态提示单元。

其中，指令输入单元用于接收来自操作者的操作指令。所述指令输入单元包括模式切换输入单元1112a和工作指示输入单元1112b。示例性的，所述模式切换输入单元1112a为自锁型按钮，用于切换所述标定杆的工作模式，所述工作模式包括用于示教的示教模式和用于位姿初始化的校准模式。

所述工作指示输入单元1112b为自恢复型按钮，用于接收工作指示指令。所述自恢复型按钮是指在按钮被按下并释放后，可以自行恢复至未被按下的状态。示例性的，在示教模式下，在所述工作指示输入单元1112b保持在被按下的状态，表示当前标定信息有效，则传感器单元持续获取所述运动学参数数据，此时可以进行轮廓示教，示教标定软件可以保存当前的传感器信息。在校准模式下，在所述工作指示输入单元1112b保持在被按下的状态，在标定软件的配合下，将完成初始校准。

在任何工作模式下，所述工作指示输入单元1112b被单击，则所述运动学参数数据被重置。示例性的，在示教模式下，所述工作指示输入单元1112b被单击一次，此时可完成单点示教，示教标定软件可以保存当前的传感器信息。此外，单击工作指示输入单元1112b进行标定杆数据重置还可以消除累积误差。

状态提示单元包括可视化子单元和/或发声子单元，用于通过所述可视化子单元和/或发声子单元提示当前标定杆所处的不同状态。示例性的，状态提示单元为指示灯1112c，可以通过不同频率的闪烁显示当前标定杆所处的不同状态，如，通讯状态通、通讯断、校准完成等信息。

通信单元1113与所述传感器单元1111、操作交互单元连接，用于发送控制交互数据至控制装置120，所述控制交互数据包括所述运动学参数数据及操作信息。示例性的，所述通信单元1113为无线通信单元，例如WIFI网络通讯或者蓝牙通讯，所述无线通信单元发送的控制交互数据还包括无线链路状态的心跳数据。

供电单元1114用于向所述传感器单元1111、操作交互单元以及通信单元供电1113。示例性的，所述供电单元1114为充电电池模块：用以向标定杆提供电源。在不使用时，可以通过USB插头，将标定杆固定在机械臂控制器的USB座上；USB座与供电单元1114相连，用于存放标定杆，同时也可以通过USB给标定杆充电。

标定尖112设置于所述标定杆本体111的一端，用于对准待标定点。示例性的，标定尖112为具有高强度、高精度的圆锥体，示教时将标定尖112精确对准工件上的待标定点，以获得高精度的位姿信息。

此外，所述机械臂示教装置还包括标定杆校准底座，通过在机械臂142上安装标定杆校准底座1421，实现“机械式校准”。图3为本公开实施例标定杆校准底座的示意图。如图3所示，标定杆校准底座1421设置于需示教的机械臂142上，用于固定所述标定杆110，使得标定杆110在所述标定杆校准底座1421进行初始位置的校准。

在本公开再一个示意性实施例中，提供了一种机械臂示教的方法。图4为本公开实施例机械臂示教的方法的流程图。如图4所示，所述方法包括在标定杆侧执行操作S410-S430。

在操作S410，待接收到校准模式指令后，开始进行校准，确定初始位置。

在示教开始前，首先需要进行进行标定杆110的归位校准，需要将标定杆110放置于机械臂142的校准底座上，并将标定杆切换到校准模式，当标定杆110收到校准模式指令后，开始进行校准，确定初始位置，以用于计算后续的位姿。

然后在操作S420，确定校准是否完成，若完成则发送切换至示教模式的指令和/或发送校准生成状态提示，使得标定杆移动至目标点位。若校准完成，则切换至示教模式进行开始示教。示例性的，此时标定杆移动至欲示教轮廓的起始点位，将标定尖压在示教点上，根据实际情况和需要摆正标定杆的指向。

在操作S430，待接收到切换至示教模式的指令后，根据工作指示指令的输入获取标定杆的运动学参数数据，并向控制装置发送所述运动学参数数据及操作信息。

其中，所述根据工作指示指令的输入获取标定杆的运动学参数数据包括：判断所述工作指示指令是否持续输入，若是则确认为示教轮廓操作，持续获取所述运动学参数数据；否则为示教点位操作，获取当前点位的运动学参数数据。

图5为本公开实施例进行单点示教的流程图。如图5所示，在进行单点示教时，单击工作指示输入单元1112b的自恢复型按钮，完成单点标定过程。标定杆110此时将数据发送至控制装置120，在示教标定软件正确解析该数据后，将点亮标定杆上的指示灯，通知操作者，该点示教完成；如果有多个点需要示教，则重复以上步骤。

图6为本公开实施例进行轮廓示教的流程图。如图6所示，在进行轮廓示教时，持续按下工作指示输入单元1112b的自恢复型按钮，沿需示教工件的轮廓移动标定杆，在移动过程中注意标定尖和标定杆的指向，移动至轮廓终点后，松开自恢复型按钮，即可完成轮廓标定。在整个轮廓标定过程中，标定杆110上的指示灯1112c会周期性频闪，用于指示标定过程正常；如果指示灯1112c常亮，则说明标定过程出现问题，需要重新操作。

在本公开又一个示意性实施例中，提供了一种机械臂示教的方法。图7为本公开又一实施例机械臂示教的方法的流程图。如图7所示，本实施例机械臂示教的方法包括在控制装置侧执行操作S710-S750。

在操作S710，接收如前所述的标定杆发送的操作信息及标定杆的运动学参数数据；

在操作S720，根据所述操作信息确定当前当前标定杆状态是否有效；若确定当前标定杆状态有效，转至步骤S730；若确定当前标定杆状态无效，则转至操作S740；

在操作S730，读取所述运动学参数数据，并根据所述运动学参数数据计算标定杆的位置及姿态信息，并保存所述位置及姿态信息，转至操作S750。优选的，经过计算的标定杆的位置及姿态信息可以添加到示教信息显示区；

在操作S740，向所述标定杆发送无线通信链路的心跳数据，转至操作S750。其中，向所述标定杆发送无线通信链路的心跳数据用于交换标定杆与控制装置的状态信息；

在操作S750，延时预定时长，返回执行接收操作信息及标定杆的运动学参数数据。通过延时可以让出计算资源给其它线程，从而实现多线程同时处理。

此外，所述的方法还包括：在操作S700，监测与所述标定杆之间的通讯是否连接，若是则执行操作S710-S740，否则继续监测与所述标定杆之间的通讯是否连接。示例性的，在执行操作S710之前执行操作S700，检测网络联接，启动示教标定软件后，守护进程会检测与标定杆间的通讯是否正常；联接正常时，执行操作S710；否则重复执行操作S700。

在本公开又一个示意性实施例中，提供了一种机械臂示教的装置，包括如前所述的标定杆110以及控制装置120，其中，所述控制装置120包括一个或多个处理器及存储装置。示例性的，所述控制装置为计算机或机械臂控制器。

图8示意性示出了根据本公开实施例的控制装置的框图。图8示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图8所示，控制装置120包括处理器1210、计算机可读存储介质1220。该控制装置120可以执行根据本公开实施例的方法。

具体地，处理器1210例如可以包括通用微处理器、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))，等等。处理器1210还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器1210可以是用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。

计算机可读存储介质1220，例如可以是非易失性的计算机可读存储介质，具体示例包括但不限于：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘(CD-ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存；等等。

计算机可读存储介质1220可以包括计算机程序1221，该计算机程序1221可以包括代码/计算机可执行指令，其在由处理器1210执行时使得处理器1210执行根据本公开实施例的方法或其任何变形。

计算机程序1221可被配置为具有例如包括计算机程序模块的计算机程序代码。例如，在示例实施例中，计算机程序1221中的代码可以包括一个或多个程序模块，例如包括1221A、模块1221B、……。应当注意，模块的划分方式和个数并不是固定的，本领域技术人员可以根据实际情况使用合适的程序模块或程序模块组合，当这些程序模块组合被处理器1210执行时，使得处理器1210可以执行根据本公开实施例的方法或其任何变形。

本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、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，上述模块、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，两个接连地表示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，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操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。

本领域技术人员可以理解，尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (14)

1.一种用于机械臂示教的标定杆，包括：

标定杆本体，所述标定杆本体设置有：

传感器单元，用于获取所述标定杆的运动学参数数据；

操作交互单元，用于接收指令及进行状态提示，实现与操作者之间操作信息的交互；

通信单元，与所述传感器单元、操作交互单元连接，用于发送控制交互数据至控制装置，所述控制交互数据包括所述运动学参数数据及操作信息；以及

供电单元，用于向所述传感器单元、操作交互单元以及通信单元供电；

其中，所述操作交互单元包括指令输入单元，用于接收来自操作者的操作指令，所述指令输入单元包括模式切换输入单元，所述模式切换输入单元为自锁型按钮，用于切换所述标定杆的工作模式，所述工作模式包括用于示教的示教模式和用于位姿初始化的校准模式；

工作指示输入单元，所述工作指示输入单元为自恢复型按钮，用于接收工作指示指令，所述工作指示输入单元保持在被按下状态下，则在示教模式下持续获取所述运动学参数数据或在校准模式下完成校准；所述工作指示输入单元被单击，则所述运动学参数数据被重置。

2.根据权利要求1所述的标定杆，还包括：

标定尖，设置于所述标定杆本体的一端，用于对准待标定点。

3.根据权利要求1所述的标定杆，其中，所述操作交互单元还包括：

状态提示单元，包括可视化子单元和/或发声子单元，用于通过所述可视化子单元和/或发声子单元提示当前标定杆所处的不同状态。

4.根据权利要求1所述的标定杆，其中，所述通信单元为无线通信单元，所述无线通信单元发送的控制交互数据还包括无线链路状态的心跳数据。

5.根据权利要求1所述的标定杆，其中，所述供电单元包括充电电池。

6.一种机械臂示教的方法，包括在如权利要求1-5任一项所述的标定杆：

待接收到校准模式指令后，开始进行校准，确定初始位置；

确定校准是否完成，若完成则发送切换至示教模式的指令和/或发送校准生成状态提示，使得标定杆移动至目标点位；以及

待接收到切换至示教模式的指令后，根据工作指示指令的输入获取标定杆的运动学参数数据，并向控制装置发送所述运动学参数数据及操作信息。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述根据工作指示指令的输入获取标定杆的运动学参数数据包括：

判断所述工作指示指令是否持续输入，若是则确认为示教轮廓操作，持续获取所述运动学参数数据；否则为示教点位操作，获取当前点位的运动学参数数据。

8.一种机械臂示教的方法，包括在控制装置侧：

接收如权利要求1-5任一项所述的标定杆发送的操作信息及标定杆的运动学参数数据；

根据所述操作信息确定当前标定杆状态是否有效；

若确定当前标定杆状态有效，则读取所述运动学参数数据，并根据所述运动学参数数据计算标定杆的位置及姿态信息，并保存所述位置及姿态信息；以及

延时预定时长，返回执行接收操作信息及标定杆的运动学参数数据。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

若确定当前标定杆状态无效，则向所述标定杆发送无线通信链路的心跳数据。

10.根据权利要求8所述的方法，还包括：

监测与所述标定杆之间的通讯是否连接，若是则执行如权利要求8所述的方法，否则继续监测与所述标定杆之间的通讯是否连接。

11. 一种机械臂示教的装置，包括：

如权利要求1-5任一项所述的标定杆；以及

控制装置，所述控制装置，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如权利要求8-10任一项所述的方法。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述控制装置为计算机或机械臂控制器。

13.根据权利要求11所述的装置，还包括：

标定杆校准底座，设置于需示教的机械臂上，用于固定所述标定杆，使得标定杆在所述标定杆校准底座进行初始位置的校准。

14.一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行如6-7或8-10任一项所述的方法。

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