CN114355994A - 球形姿态控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种球形姿态控制方法，该方法应用于一种球形姿态调整机构，该球形姿态调整机构包括球形夹持机构、置于球形夹持机构下方的全向驱动轮组，该方法通过对球形调整机构的运动特点进行分析，以球形夹持机构的旋转轴和旋转速度为控制量，并选取适当的全局坐标系和局部坐标系，以确定出各个全向驱动轮的电机转速，并通过控制各个全向驱动轮按照确定的电机转速进行转动，以实现球形夹持机构的姿态调整，这种方式大大简化了控制算法，能够控制球形夹持机构绕着空间任意轴进行旋转，提高了姿态调整效率。本申请还提供了一种球形姿态控制装置、设备及计算机可读存储介质。

Description

球形姿态控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，特别涉及一种球形姿态控制方法、装置、 设备及计算机可读存储介质。

背景技术

目前，球形机构的姿态检测没有形成成熟的技术，对球形机构来进行姿态 控制，也没有典型的应用。针对球形机构进行高精度的姿态控制，如果使用传 统的姿态传感器进行姿态控制，在球体体积增大的过程中，控制误差也会相应 的增大，无法满足高精度要求；在一些保密场所，现在不允许使用无线通讯设 备的情况下，在球表面安装传感器也无法实现；如果使用图像识别技术，需要 对球表面进行特殊处理，且图像识别复杂程度高，容易出现错误识别，从而容 易造成设备损坏。

因此，针对球形机构的姿态控制，亟需一种容易实现、高效快捷的姿态控 制策略。

发明内容

本申请提供了一种球形姿态控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质， 能够高效快捷的对球姿态进行控制且易于实现。

第一方面，本申请提供了一种球形姿态控制方法，所述方法应用于一种球 形姿态调整机构，所述球形姿态调整机构包括球形夹持机构、置于所述球形夹 持机构下方的全向驱动轮组；所述球形夹持机构对应一个预先构建的全局坐标 系，所述全向驱动轮组中的每一全向驱动轮各自对应一个预先构建的局部坐标 系；所述方法包括：

确定所述球形夹持机构需要绕的目标旋转轴、以及绕所述目标旋转轴进行 旋转的目标角速度；

基于所述目标角速度以及预先构建的全局坐标系和各个局部坐标系，确定 所述全向驱动轮组的各全向驱动轮的电机转速；

控制所述全向驱动轮组按照确定的电机转速进行转动，以便所述球形夹持 机构按照所述目标角速度绕所述目标旋转轴进行旋转。

可选的，所述全向驱动轮组包括均匀分布于所述球形夹持机构下方的三个 全向驱动轮。

可选的，所述目标旋转轴穿过所述球形夹持机构的球心。

可选的，所述全局坐标系的坐标原点位于所述球形夹持机构的球心，且所 述全局坐标系的z轴垂直向上；所述局部坐标系的坐标原点，位于对应全向驱 动轮与所述球形夹持机构的接触点；所述局部坐标系的y轴，为该接触点与所 述球心的连线，方向指向球外；所述局部坐标系的x轴，在该接触点所在的切 面上，与所述全局坐标系z轴垂直，且顺时针方向为正；所述局部坐标系的z 轴，垂直于所述局部坐标系的x轴和y轴，且方向指向与世界坐标系夹角为锐 角的方向。

可选的，所述基于所述目标角速度以及预先构建的全局坐标系和各个局部 坐标系，确定所述全向驱动轮组的各全向驱动轮的电机转速，包括：

基于所述目标角速度以及预先构建的全局坐标系和各个局部坐标系，计算 所述全向驱动轮组的各全向驱动轮绕自身局部坐标系z轴转动的速度，并根据 计算出的速度确定对应全向驱动轮的电机转速。

可选的，所述基于所述目标角速度以及预先构建的全局坐标系和各个局部 坐标系，计算所述全向驱动轮组的各全向驱动轮绕自身局部坐标系z轴转动的 速度，包括：

基于所述目标角速度、所述目标旋转轴的表示结果、以及所述全向驱动轮 组的各全向驱动轮与所述球形夹持机构的接触点在所述全局坐标系下的坐标， 计算所述全向驱动轮组的各全向驱动轮绕自身局部坐标系z轴转动的速度。

可选的，所述全向驱动轮组的各全向驱动轮与所述球形夹持机构的接触点 在所述全局坐标系下的坐标，是根据所述球形夹持机构的半径、以及各个接触 点之间的长度计算得到的。

第二方面，本申请提供了一种球形姿态控制装置，所述装置应用于一种球 形姿态调整机构，所述球形姿态调整机构包括球形夹持机构、置于所述球形夹 持机构下方的全向驱动轮组；所述球形夹持机构对应一个预先构建的全局坐标 系，所述全向驱动轮组中的每一全向驱动轮各自对应一个预先构建的局部坐标 系；所述装置包括：

旋转信息确定单元，用于确定所述球形夹持机构需要绕的目标旋转轴、以 及绕所述目标旋转轴进行旋转的目标角速度；

电机转速确定单元，用于基于所述目标角速度以及预先构建的全局坐标系 和各个局部坐标系，确定所述全向驱动轮组的各全向驱动轮的电机转速；

球形姿态控制单元，用于控制所述全向驱动轮组按照确定的电机转速进行 转动，以便所述球形夹持机构按照所述目标角速度绕所述目标旋转轴进行旋转。

可选的，所述全向驱动轮组包括均匀分布于所述球形夹持机构下方的三个 全向驱动轮。

可选的，所述目标旋转轴穿过所述球形夹持机构的球心。

可选的，所述全局坐标系的坐标原点位于所述球形夹持机构的球心，且所 述全局坐标系的z轴垂直向上；所述局部坐标系的坐标原点，位于对应全向驱 动轮与所述球形夹持机构的接触点；所述局部坐标系的y轴，为该接触点与所 述球心的连线，方向指向球外；所述局部坐标系的x轴，在该接触点所在的切 面上，与所述全局坐标系z轴垂直，且顺时针方向为正；所述局部坐标系的z 轴，垂直于所述局部坐标系的x轴和y轴，且方向指向与世界坐标系夹角为锐 角的方向。

可选的，所述电机转速确定单元，包括：

第一速度确定子单元，用于基于所述目标角速度以及预先构建的全局坐标 系和各个局部坐标系，计算所述全向驱动轮组的各全向驱动轮绕自身局部坐标 系z轴转动的速度；

第二速度确定子单元，用于根据计算出的速度确定对应全向驱动轮的电机 转速。

可选的，所述第一速度确定子单元，具体用于基于所述目标角速度、所述 目标旋转轴的表示结果、以及所述全向驱动轮组的各全向驱动轮与所述球形夹 持机构的接触点在所述全局坐标系下的坐标，计算所述全向驱动轮组的各全向 驱动轮绕自身局部坐标系z轴转动的速度。

可选的，所述全向驱动轮组的各全向驱动轮与所述球形夹持机构的接触点 在所述全局坐标系下的坐标，是根据所述球形夹持机构的半径、以及各个接触 点之间的长度计算得到的。

第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于通过调用所述计算机程序，执行上述球形姿态控制方法。

第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程 序，该程序被处理器执行时实现上述球形姿态控制方法。

在以上本申请提供的技术方案中，提出了一种球形姿态调整机构，该球形 姿态调整机构包括球形夹持机构、置于球形夹持机构下方的全向驱动轮组，该 方法通过对球形调整机构的运动特点进行分析，以球形夹持机构的旋转轴和旋 转速度为控制量，并选取适当的全局坐标系和局部坐标系，以确定出各个全向 驱动轮的电机转速，并通过控制各个全向驱动轮按照确定的电机转速进行转动， 以实现球形夹持机构的姿态调整，这种方式大大简化了控制算法，能够控制球 形夹持机构绕着空间任意轴进行旋转，提高了姿态调整效率。

附图说明

图1为本申请示出的球形姿态调整机构的组成示意图；

图2为本申请示出的全局坐标系与局部坐标系的建立示意图；

图3为本申请示出的一种球形姿态控制方法的流程示意图；

图4为本申请示出的一种球形姿态控制装置的组成示意图；

图5为本申请示出的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描 述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。 以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方 式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一 致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本 申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述” 和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解， 本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或 所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信 息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区 分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息， 类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语 “如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

本申请实施例提供了一种球形姿态控制方法，该方法应用于一种球形姿态 调整机构，该球形姿态调整机构包括球形夹持机构、置于球形夹持机构下方的 全向驱动轮组。其中，全向驱动轮组可以包括均匀分布于球形夹持机构下方的 三个全向驱动轮，需要说明的是，本申请实施例不对全向驱动轮组的个数进行 限定，在能够控制球形姿态的前提下，可以使用三个全向驱动轮、也可以使用 其它个数的全向驱动轮。此外，该球形姿态调整机构还可以包括置于全向驱动 轮组下方的底座支撑平台。

为便于理解球形姿态调整机构，现结合附图进行说明，参见图1所示的球 形姿态调整机构的组成示意图，在图1中，该球形姿态调整机构包括球形夹持 机构2、全向驱动轮组3、底座支撑平台4。其中，全向驱动轮组3是三轴全向 驱动轮组，由三个全向驱动轮组成；工件固定于球形夹持机构2内部，即，球 与其内部工件的相对位置是固定的，通过分别控制三个全向驱动轮的转动来实 现工件的绕三个坐标轴的转动，最终实现工件的姿态控制，而为了实现对工件 的姿态控制，需要对球形夹持机构进行姿态调整。

在本申请实施例中，为了实现球形姿态调整，需要预先构建一个全局坐标 系以及多个局部坐标系，其中，球形夹持机构对应一个预先构建的全局坐标系， 而全向驱动轮组中的每一全向驱动轮各自对应一个预先构建的局部坐标系，即， 每一全向驱动轮对应一个自己的局部坐标系。

在本申请实施例中，全局坐标系的坐标原点位于球形夹持机构的球心，且 全局坐标系的z轴垂直向上。例如，在图1中，球形夹持机构的球心5即为全 局坐标系的坐标原点，该全局坐标系的z轴垂直向上，即，z轴垂直于底座支撑 平台4、且z轴正方向向上。

在本申请实施例中，对于任一全向驱动轮的局部坐标系，该局部坐标系的 坐标原点，位于对应全向驱动轮与球形夹持机构的接触点；该局部坐标系的y 轴，为该接触点与球心的连线，方向指向球外；该局部坐标系的x轴，在该接 触点所在的切面上，与全局坐标系z轴垂直，且顺时针方向为正；该局部坐标 系的z轴，垂直于该局部坐标系的x轴和y轴，且方向指向与世界坐标系夹角 为锐角的方向。

以全向驱动轮组包括图1所示的三个全向驱动轮为例，将图1所示的三个 全向驱动轮分别定义为轮1、轮2和轮3。图1中的每个全向驱动轮会各自对应 一个局部坐标系，参见图2所示的全局坐标系与局部坐标系的建立示意图，其 示了轮1的局部坐标系6、轮2的局部全局坐标系7、轮3的局部坐标系8，图 1中球形夹持机构的全局坐标系9(即图1所示的全局坐标系5)。其中，三个 局部坐标系分别建立在三个全向驱动轮与球面接触的位置，对于任一全向驱动 轮来讲，该全向驱动轮与球形夹持机构的球面会有一个接触点，那么，在建立 该全向驱动轮的局部坐标系时，该局部坐标系的y轴为该接触点与球心的连线， 方向指向球外，该局部坐标系的x轴在该接触点切面上且与世界坐标系z轴垂 直，且顺时针方向为正，该局部坐标系的z轴垂直于x轴和y轴，且z轴的正方 向是与世界坐标系夹角为锐角的方向，即z轴正方向为斜向上的方向，如轮1、 轮2和轮3在图2中所示的局部坐标系。

在本申请实施例提供的球形姿态控制方法中，其控制策略主要针对球形夹 持机构与全向驱动轮组合的运动形式，通过对球形姿态调整机构的运动特点进 行分析，建立适当的全局坐标系和局部坐标系，将球形夹持机构的运动参数解 算到各个全向驱动轮的运动速度，由全向驱动轮组驱动球形夹持机构运动，从 而控制球形夹持机构绕任意轴的旋转，实现了球形多维度姿态调整。与现有技 术相比，本申请实施例提供的球形姿态控制方法，通过选取合适的全局坐标系 和局部坐标系，大大简化了控制算法，此外，可调整球形夹持机构任意方向的 姿态，控制效率高，操作更方便。

下面基于上述球形姿态调整机构、以及预先建立的全局坐标系和局部坐标 系，对本申请实施例提供的球形姿态控制方法进行具体介绍。

参见图3，为本申请实施例提供的一种球形姿态控制方法的流程示意图，该 方法包括以下步骤：

S301：确定球形夹持机构需要绕的目标旋转轴、以及绕目标旋转轴进行旋 转的目标角速度。

为便于描述，将球形夹持机需要绕的旋转轴P定义为目标旋转轴，并且， 将绕该目标旋转轴进行旋转的角速度ω定义为目标角速度。

在本申请实施例中，目标旋转轴可以穿过球形夹持机构的球心。例如，图1 所示的旋转轴1为目标旋转轴，旋转轴1始终过球形夹持机构的球心，也即， 过全局坐标系5的原点。

S302：基于目标角速度以及预先构建的全局坐标系和各个局部坐标系，确 定全向驱动轮组的各全向驱动轮的电机转速。

本申请实施例通过对球形姿态调整机构的运动特点进行分析，通过建立适 当的全局坐标系和局部坐标系，将球形夹持机构的运动参数解算到三个全向驱 动轮的运动速度，从而控制球形夹持机构绕任意轴的旋转。

在本申请实施例的一种实现方式中，S302可以包括：基于目标角速度以及 预先构建的全局坐标系和各个局部坐标系，计算全向驱动轮组的各全向驱动轮 绕自身局部坐标系z轴转动的速度，并根据计算出的速度确定对应全向驱动轮 的电机转速。

以图1和图2为例，在该实现方式中，由于目标旋转轴过球心，因此，对 于每个全向驱动轮与球形夹持机构的接触点来讲，该接触点的速度方向在该 接触点的切面上，也就是该全向驱动轮的局部坐标系的x轴和z轴所形成的 平面内，通过矢量分解可以得到(v_x v_z)，因为v_z是该全向驱动轮被轮带动的 速度，因此无需计算，只需要计算主动驱动速度v_x即可，故而，三个全向驱 动轮绕自身局部坐标系z轴转动的速度v_x分别表示为v₁，v₂，v₃。

关于上述S302的一种实现方式中的“基于目标角速度以及预先构建的全 局坐标系和各个局部坐标系，计算全向驱动轮组的各全向驱动轮绕自身局部坐 标系z轴转动的速度”，具体可以包括：基于目标角速度、目标旋转轴的表示 结果、以及全向驱动轮组的各全向驱动轮与球形夹持机构的接触点在全局坐标 系下的坐标，计算全向驱动轮组的各全向驱动轮绕自身局部坐标系z轴转动的 速度。

具体来讲，对于目标角速度，其是球形夹持机构绕目标旋转轴进行转动的 角速度ω。对于预先选定的目标旋转轴，可以对目标旋转轴进行表示，其表示结 果可以定义为P＝(x_a y_a z_a)，该表示结果反映了目标旋转轴的位置和方向。

对于全向驱动轮组的各全向驱动轮与球形夹持机构的接触点在全局坐标系 下的坐标，这些坐标可以根据球形夹持机构的半径、以及各个接触点之间的长 度计算得到。如图1和图2所示，球形夹持机构的球半径为R，三个全向驱动轮 组与球面接触的位置(即三个接触点)形成了一个等边三角形，每条边的长度 均为L，基于R和L，可以采用下面公式计算三个接触点在全局坐标系下的坐标：

其中，P₁为轮1的接触点在全局坐标系下的坐标，P₂为轮2的接触点在全局 坐标系下的坐标，P₃为轮3的接触点在全局坐标系下的坐标。

当确定了目标角速度ω、目标旋转轴的表示结果P＝(x_a y_a z_a)、以及每一 全向驱动轮与球形夹持机构的接触点在全局坐标系下的坐标之后，便可以计算 每一全向驱动轮绕自身局部坐标系z轴转动的速度。

以图1和图2为例，轮1绕自身局部坐标系z轴转动的速度为v₁：

其中，h1的值为：

轮2绕自身局部坐标系z轴转动的速度为v₂：

其中，h2的值为：

轮3绕自身局部坐标系z轴转动的速度为v₃：

其中，h3的值为：

S303：控制全向驱动轮组按照确定的电机转速进行转动，以便球形夹持机 构按照目标角速度绕目标旋转轴进行旋转。

在本申请实施例中，当需要控制球形夹持机构由初始位置转动到选定的目 标位置时，需要先确定球形夹持机构绕哪些轴进行旋转、以及绕每一轴进行旋 转的角速度ω，才能进一步通过上述S302计算得到每一全向驱动轮的线速度， 从而可以得到每个全向驱动轮的电机转动速度，进而可以将计算的实时速度同 时下发给各个电机，控制全向驱动轮组进行转动，这样，球形夹持机构便可以 由初始位置逐步转动到目标位置，以实现球形夹持机构的姿态调整。

在以上本申请实施例提供的球形姿态控制方法中，该方法应用于一种球形 姿态调整机构，该球形姿态调整机构包括球形夹持机构、置于球形夹持机构下 方的全向驱动轮组，该方法通过对球形调整机构的运动特点进行分析，以球形 夹持机构的旋转轴和旋转速度为控制量，并选取适当的全局坐标系和局部坐标 系，以确定出各个全向驱动轮的电机转速，并通过控制各个全向驱动轮按照确 定的电机转速进行转动，以实现球形夹持机构的姿态调整，这种方式大大简化 了控制算法，能够控制球形夹持机构绕着空间任意轴进行旋转，提高了姿态调 整效率。

参见图4，为本申请实施例提供的一种球形姿态控制装置的组成示意图， 所述装置应用于一种球形姿态调整机构，所述球形姿态调整机构包括球形夹持 机构、置于所述球形夹持机构下方的全向驱动轮组；所述球形夹持机构对应一 个预先构建的全局坐标系，所述全向驱动轮组中的每一全向驱动轮各自对应一 个预先构建的局部坐标系；所述装置包括：

旋转信息确定单元410，用于确定所述球形夹持机构需要绕的目标旋转轴、 以及绕所述目标旋转轴进行旋转的目标角速度；

电机转速确定单元420，用于基于所述目标角速度以及预先构建的全局坐标 系和各个局部坐标系，确定所述全向驱动轮组的各全向驱动轮的电机转速；

球形姿态控制单元430，用于控制所述全向驱动轮组按照确定的电机转速 进行转动，以便所述球形夹持机构按照所述目标角速度绕所述目标旋转轴进行 旋转。

在本申请实施例的一种实现方式中，所述全向驱动轮组包括均匀分布于所 述球形夹持机构下方的三个全向驱动轮。

在本申请实施例的一种实现方式中，所述目标旋转轴穿过所述球形夹持机 构的球心。

在本申请实施例的一种实现方式中，所述全局坐标系的坐标原点位于所述 球形夹持机构的球心，且所述全局坐标系的z轴垂直向上；所述局部坐标系的 坐标原点，位于对应全向驱动轮与所述球形夹持机构的接触点；所述局部坐标 系的y轴，为该接触点与所述球心的连线，方向指向球外；所述局部坐标系的x 轴，在该接触点所在的切面上，与所述全局坐标系z轴垂直，且顺时针方向为 正；所述局部坐标系的z轴，垂直于所述局部坐标系的x轴和y轴，且方向指 向与世界坐标系夹角为锐角的方向。

在本申请实施例的一种实现方式中，所述电机转速确定单元420，包括：

第一速度确定子单元，用于基于所述目标角速度以及预先构建的全局坐标 系和各个局部坐标系，计算所述全向驱动轮组的各全向驱动轮绕自身局部坐标 系z轴转动的速度；

第二速度确定子单元，用于根据计算出的速度确定对应全向驱动轮的电机 转速。

在本申请实施例的一种实现方式中，所述第一速度确定子单元，具体用于 基于所述目标角速度、所述目标旋转轴的表示结果、以及所述全向驱动轮组的 各全向驱动轮与所述球形夹持机构的接触点在所述全局坐标系下的坐标，计算 所述全向驱动轮组的各全向驱动轮绕自身局部坐标系z轴转动的速度。

在本申请实施例的一种实现方式中，所述全向驱动轮组的各全向驱动轮与 所述球形夹持机构的接触点在所述全局坐标系下的坐标，是根据所述球形夹持 机构的半径、以及各个接触点之间的长度计算得到的。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步 骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见 方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元 显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可 以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块 来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下， 即可以理解并实施。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备的结构示意图如图5所 示，该电子设备5000包括至少一个处理器5001、存储器5002和总线5003，至 少一个处理器5001均与存储器5002电连接；存储器5002被配置用于存储有至 少一个计算机可执行指令，处理器5001被配置用于执行该至少一个计算机可执 行指令，从而执行如本申请中任意一个实施例或任意一种可选实施方式提供的 任意一种球形姿态控制方法的步骤。

进一步，处理器6001可以是FPGA(Field－Programmable Gate Array，现 场可编程门阵列)或者其它具有逻辑处理能力的器件，如MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、CPU(Central Process Unit，中央处理器)。

应用本申请实施例，通过对球形调整机构的运动特点进行分析，以球形夹 持机构的旋转轴和旋转速度为控制量，并选取适当的全局坐标系和局部坐标系， 以确定出各个全向驱动轮的电机转速，并通过控制各个全向驱动轮按照确定的 电机转速进行转动，以实现球形夹持机构的姿态调整，这种方式大大简化了控 制算法，能够控制球形夹持机构绕着空间任意轴进行旋转，提高了姿态调整效 率。

本申请实施例还提供了另一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序， 该计算机程序用于被处理器执行时实现本申请中任意一个实施例或任意一种可 选实施方式提供的任意一种球形姿态控制方法的步骤。

本申请实施例提供的计算机可读存储介质包括但不限于任何类型的盘(包 括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM(Read-Only Memory，只 读存储器)、RAM(RandomAccess Memory，随即存储器)、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory，电可擦可编程只读存储 器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读存储介质包括由设备(例如， 计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。

应用本申请实施例，通过对球形调整机构的运动特点进行分析，以球形夹 持机构的旋转轴和旋转速度为控制量，并选取适当的全局坐标系和局部坐标系， 以确定出各个全向驱动轮的电机转速，并通过控制各个全向驱动轮按照确定的 电机转速进行转动，以实现球形夹持机构的姿态调整，这种方式大大简化了控 制算法，能够控制球形夹持机构绕着空间任意轴进行旋转，提高了姿态调整效 率。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申 请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申 请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种球形姿态控制方法，其特征在于，所述方法应用于一种球形姿态调整机构，所述球形姿态调整机构包括球形夹持机构、置于所述球形夹持机构下方的全向驱动轮组；所述球形夹持机构对应一个预先构建的全局坐标系，所述全向驱动轮组中的每一全向驱动轮各自对应一个预先构建的局部坐标系；所述方法包括：

确定所述球形夹持机构需要绕的目标旋转轴、以及绕所述目标旋转轴进行旋转的目标角速度；

基于所述目标角速度以及预先构建的全局坐标系和各个局部坐标系，确定所述全向驱动轮组的各全向驱动轮的电机转速；

控制所述全向驱动轮组按照确定的电机转速进行转动，以便所述球形夹持机构按照所述目标角速度绕所述目标旋转轴进行旋转。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全向驱动轮组包括均匀分布于所述球形夹持机构下方的三个全向驱动轮。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标旋转轴穿过所述球形夹持机构的球心。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全局坐标系的坐标原点位于所述球形夹持机构的球心，且所述全局坐标系的z轴垂直向上；所述局部坐标系的坐标原点，位于对应全向驱动轮与所述球形夹持机构的接触点；所述局部坐标系的y轴，为该接触点与所述球心的连线，方向指向球外；所述局部坐标系的x轴，在该接触点所在的切面上，与所述全局坐标系z轴垂直，且顺时针方向为正；所述局部坐标系的z轴，垂直于所述局部坐标系的x轴和y轴，且方向指向与世界坐标系夹角为锐角的方向。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标角速度以及预先构建的全局坐标系和各个局部坐标系，确定所述全向驱动轮组的各全向驱动轮的电机转速，包括：

基于所述目标角速度以及预先构建的全局坐标系和各个局部坐标系，计算所述全向驱动轮组的各全向驱动轮绕自身局部坐标系z轴转动的速度，并根据计算出的速度确定对应全向驱动轮的电机转速。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标角速度以及预先构建的全局坐标系和各个局部坐标系，计算所述全向驱动轮组的各全向驱动轮绕自身局部坐标系z轴转动的速度，包括：

基于所述目标角速度、所述目标旋转轴的表示结果、以及所述全向驱动轮组的各全向驱动轮与所述球形夹持机构的接触点在所述全局坐标系下的坐标，计算所述全向驱动轮组的各全向驱动轮绕自身局部坐标系z轴转动的速度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述全向驱动轮组的各全向驱动轮与所述球形夹持机构的接触点在所述全局坐标系下的坐标，是根据所述球形夹持机构的半径、以及各个接触点之间的长度计算得到的。

8.一种球形姿态控制装置，其特征在于，所述装置应用于一种球形姿态调整机构，所述球形姿态调整机构包括球形夹持机构、置于所述球形夹持机构下方的全向驱动轮组；所述球形夹持机构对应一个预先构建的全局坐标系，所述全向驱动轮组中的每一全向驱动轮各自对应一个预先构建的局部坐标系；所述装置包括：

旋转信息确定单元，用于确定所述球形夹持机构需要绕的目标旋转轴、以及绕所述目标旋转轴进行旋转的目标角速度；

电机转速确定单元，用于基于所述目标角速度以及预先构建的全局坐标系和各个局部坐标系，确定所述全向驱动轮组的各全向驱动轮的电机转速；

球形姿态控制单元，用于控制所述全向驱动轮组按照确定的电机转速进行转动，以便所述球形夹持机构按照所述目标角速度绕所述目标旋转轴进行旋转。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于通过调用所述计算机程序，执行如权利要求1-7中任一项所述的球形姿态控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的球形姿态控制方法。

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