CN115530620A - 咖啡拉花轨迹生成方法、咖啡制作方法、相关设备及系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于咖啡制作技术领域，尤其涉及一种咖啡拉花轨迹生成方法、咖啡制作方法、相关设备及系统，其中，该咖啡拉花轨迹生成方法包括：在拉花示教过程中，采集咖啡杯固定机构的倾斜角度，并基于动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集该示教拉花缸的点位数据；基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹，以及，基于拉花示教过程中采集到的倾斜角度生成咖啡杯倾斜信息；将当次生成的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息与一花型信息关联存储。本申请提供的技术方案有利于制作出质量稳定的咖啡。

Description

咖啡拉花轨迹生成方法、咖啡制作方法、相关设备及系统

技术领域

本申请属于咖啡制作技术领域，尤其涉及一种咖啡拉花轨迹生成方法、咖啡制作方法、相关设备及系统。

背景技术

咖啡拉花是指在咖啡(如卡布奇诺或拿铁)上混合牛奶，以做出叶子或其它图案的工艺。

随着该工艺长期的演化，咖啡拉花除了视觉上的丰富之外，在牛奶的口感与融合的方式与技术也在不断地改进，以达到色、香、味俱全的境界。

目前咖啡制作过程完全依赖于咖啡师，咖啡师状态的好坏直接影响当次所制作的咖啡的质量，因此，难以制作出质量稳定的咖啡。

发明内容

本申请实施例提供一种咖啡拉花轨迹生成方法、设备及系统，有利于制作出质量稳定的咖啡。

本申请实施例第一方面提供一种咖啡拉花轨迹生成方法，包括：

在拉花示教过程中，采集咖啡杯固定机构的倾斜角度，并基于动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集所述示教拉花缸的点位数据，其中，上述示教拉花缸上设置有刚体标记点，且上述示教拉花缸预先在上述动作捕捉设备的视野下基于上述刚体标记点完成刚体标定，上述标识物可被上述动作捕捉设备捕捉，上述点位数据包括位置信息和姿态信息，上述咖啡杯固定机构用于装载咖啡杯、支持单自由度转动且具备拖动示教功能；

基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹，以及，基于拉花示教过程中采集到的倾斜角度生成咖啡杯倾斜信息；

将当次生成的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息与一花型信息关联存储；

其中，上述咖啡杯倾斜信息对应于拉花时咖啡杯固定机构的倾斜角度变化，上述拉花缸轨迹对应于拉花时机械臂末端的运行轨迹，上述机械臂末端用以装载拉花缸。

基于上述第一方面，在第一种可能的实现方式中，在生成上述拉花缸轨迹和上述咖啡杯倾斜信息之后，还包括：

基于生成的上述拉花缸轨迹和上述咖啡杯倾斜信息，触发上述机械臂末端和上述咖啡杯固定机构复现拉花过程，其中，上述机械臂末端承载与上述示教拉花缸尺寸一致的拉花缸，且，上述机械臂末端已完成末端工具标定及上述视野下的手眼标定。

基于上述第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，上述基于生成的上述拉花缸轨迹和上述咖啡杯倾斜信息，触发上述机械臂末端和上述咖啡杯固定机构复现拉花过程，之后还包括：

基于期望花型与复现拉花过程所得到的花型二者的差异，调整当次复现拉花过程所用的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息；

基于当次调整后的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息，更新与相应花型信息关联存储的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息。

基于上述第一方面，或者上述第一方面的第一种可能的实现方式，或者上述第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，上述基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹包括：

基于预设的坐标转换关系，对当次拉花示教过程中采集到的点位数据进行坐标转换；

对转换得到的点位数据进行滤波及拟合处理，得到拉花缸轨迹。

基于上述第一方面，或者上述第一方面的第一种可能的实现方式，或者上述第一方面的第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，上述在拉花示教过程中，采集咖啡杯固定机构的倾斜角度，并基于动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集上述示教拉花缸的点位数据，为：当接收到输入的采集启动指令时，采集咖啡杯固定机构的倾斜角度，并基于动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集上述示教拉花缸的点位数据；

上述基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹，以及，基于拉花示教过程中采集到的倾斜角度生成咖啡杯倾斜信息，为：当接收到输入的采集停止指令时，基于当次采集过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹，以及，基于当次采集过程中采集到的倾斜角度生成咖啡杯倾斜信息。

本申请实施例第二方面提供一种咖啡拉花轨迹生成设备，包括：

采集模块，用于在拉花示教过程中，采集咖啡杯固定机构的倾斜角度，并基于动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集上述示教拉花缸的点位数据，其中，上述示教拉花缸上设置有刚体标记点，且上述示教拉花缸预先在上述动作捕捉设备的视野下基于上述刚体标记点完成刚体标定，上述标识物可被所述动作捕捉设备捕捉，上述点位数据包括位置信息和姿态信息，上述咖啡杯固定机构用于装载咖啡杯、支持单自由度转动且具备拖动示教功能；

生成模块，用于基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹，以及，基于拉花示教过程中采集到的倾斜角度生成咖啡杯倾斜信息；

存储模块，用于将当次生成的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息与一花型信息关联存储；

其中，上述咖啡杯倾斜信息对应于拉花时咖啡杯固定机构的倾斜角度变化，上述拉花缸轨迹对应于拉花时机械臂末端的运行轨迹，上述机械臂末端用以装载拉花缸。

基于上述第二方面，在第一种可能的实现方式中，上述咖啡拉花轨迹生成设备还包括：

复现模块，用于基于生成的上述拉花缸轨迹和上述咖啡杯倾斜信息，触发上述机械臂末端和上述咖啡杯固定机构复现拉花过程，其中，上述机械臂末端承载与上述示教拉花缸尺寸一致的拉花缸，且，上述机械臂末端已完成末端工具标定及上述视野下的手眼标定。

基于上述第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，上述咖啡拉花轨迹生成设备还包括：

调整模块，用于基于期望花型与复现拉花过程所得到的花型二者的差异，调整当次复现拉花过程所用的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息；

上述存储模块还用于：基于当次调整后的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息，更新与相应花型信息关联存储的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息。

基于上述第二方面，或者上述第二方面的第一种可能的实现方式，或者上述第二方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，上述生成模块具体通过如下方法生成拉花缸轨迹：基于预设的坐标转换关系，对当次拉花示教过程中采集到的点位数据进行坐标转换；对转换得到的点位数据进行滤波及拟合处理，得到拉花缸轨迹。

本申请实施例第三方面提供一种咖啡拉花轨迹示教系统，包括：

动作捕捉设备；

用于装载咖啡杯、支持单自由度转动且具备拖动示教功能的咖啡杯固定结构；

分别与上述动作捕捉设备和上述咖啡杯固定结构通讯连接的咖啡拉花轨迹生成装置；

以及示教拉花缸；

上述示教拉花缸上设置有刚体标记点以及可被上述动作捕捉设备捕捉的标识物；

上述咖啡拉花轨迹生成装置配置有执行如上述第一方面或上述第一方面任一可能实现方式中记载的步骤。

本申请实施例第四方面提供一种咖啡制作方法，包括：

基于当次咖啡制作所需的花型，获取对应的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息，其中，上述拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息基于上述第一方面或上述第一方面任一可能实现方式中记载的方法生成；

驱动目标机械臂末端移动至本次获取的上述拉花缸轨迹的起始位置，所述目标机械臂末端装载拉花缸；

基于本次获取的上述倾斜角度变化信息记录的起始倾斜角度调整目标咖啡杯固定机构的倾斜角度，上述目标咖啡杯固定机构用于装载咖啡杯且支持单自由度转动；

当满足拉花条件时，驱动上述目标机械臂末端以本次获取的上述拉花缸轨迹运动，并同步基于本次获取的上述倾斜角度变化信息调整上述目标咖啡杯固定机构的倾斜角度，上述拉花条件包括：上述目标机械臂末端到达上述起始位置，且上述目标咖啡杯固定机构的倾斜角度已调整至上述起始倾斜角度。

本申请实施例第五方面提供一种芯片，包括处理器，该处理器用于读取并执行存储器中存储的计算机程序，以实现如上述第一方面或上述第一方面任一可能实现方式中记载的方法，或者实现如上述第四方面记载的方法。

本申请第六方面提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面或上述第一方面任一可能实现方式中记载的方法，或者实现如上述第四方面记载的方法。

由上可见，本申请在拉花示教过程中，采集咖啡杯固定机构的倾斜角度，并基于动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集示教拉花缸的点位数据，之后基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹，以及，基于拉花示教过程中采集到的倾斜角度生成咖啡杯倾斜信息。由于咖啡杯固定机构用于装载咖啡杯且支持单自由度转动，而示教拉花缸上设置有刚体标记点以及可被动作捕捉设备捕捉的标识物，在实际应用中，可以由咖啡师手持咖啡杯固定机构和示教拉花缸，在动作捕捉设备的视野下进行拉花示教，即可得到对应花型的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息。由于咖啡杯倾斜信息对应于拉花时咖啡杯固定机构的倾斜角度变化，拉花缸轨迹对应于拉花时机械臂末端(用以装载拉花缸)的运行轨迹，通过将当次生成的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息与一花型信息关联存储，可为咖啡拉花的自动化提供实现基础，使得制作同一花型的咖啡时，目标机械臂末端及目标咖啡杯固定机构所执行的拉花过程可保持一致性，从而有利于减少咖啡拉花过程中的人为因素影响，以制作出质量稳定的咖啡。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的方法方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1a是本申请实施例提供的一种咖啡拉花轨迹生成方法流程示意图；

图1b是本申请实施例提供的部分点位数据的展示图；

图1c是本申请实施例提供的部分倾斜角度的展示图；

图2是本申请实施例提供的示教拉花缸的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种咖啡拉花轨迹生成方法流程示意图；

图4是本申请实施例提供的咖啡拉花轨迹生成设备结构示意图；

图5是本申请实施例提供的咖啡拉花轨迹示教系统结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种咖啡制作方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、方法方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

另外，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或多于两个(即两个以上)，“至少一个”、“一个或多个”是指一个、两个或两个以上。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其它方式另外特别强调。

在描述本申请之前，先对本申请发明人的创造思路进行说明：虽然相关技术中可以利用喷头在静置的咖啡上进行画图以模拟咖啡师拉出的花型，但是发明人研究发现，在原料相同的前提下，咖啡质量主要取决于咖啡师拉花时双手动作的协调，利用喷头在静置的咖啡上进行画图的方式，虽然形似但神不似，所制作出的咖啡的质量难以媲美咖啡师手工制作出的咖啡。经过发明人研究发现，咖啡师在拉花的过程中，需要双手协调，动作上达到完美融合才能制作出高质量的咖啡，特别注意到的一点是往往在拉花的过程中，左手咖啡杯的动作幅度并不大，一般是右手拉花缸的动作幅度及姿态变化较大。因此，发明人想到，由机械臂模拟右手拉花缸的运动轨迹，并设计单自由度转动的咖啡杯固定机构模拟左手咖啡杯的角度变化，以此实现对咖啡师拉花的复刻，一方面可减少咖啡制作中的人为因素影响，有利于制作出质量稳定的咖啡，另一方面由于咖啡杯固定机构的成本远低于机械臂的成本，相对于设计双机械臂模拟左右手的替代方案，整体实现方案对应的系统成本更低。由前述可知，咖啡拉花轨迹(包括咖啡杯倾斜信息和拉花缸轨迹)是实现对咖啡师拉花复刻的基础，故本申请提供一种咖啡拉花轨迹生成方法，以为咖啡拉花的自动化提供实现基础。

下面对本申请实施例所提供的技术方案进行说明，首先，如图1a所示，本申请实施例提供的咖啡拉花轨迹生成方法，包括：

步骤101、在拉花示教过程中，采集咖啡杯固定机构的倾斜角度，并基于动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集所述示教拉花缸的点位数据；

其中，上述示教拉花缸上设置有刚体标记点以及可被上述动作捕捉设备捕捉的标识物，上述示教拉花缸预先在上述动作捕捉设备的视野下基于该刚体标记点完成刚体标定，上述点位数据包括位置信息和姿态信息。

上述咖啡杯固定机构用于装载咖啡杯、支持单自由度转动(如支持绕一水平轴转动，以使装载在该咖啡杯固定机构的咖啡杯随之产生倾斜)，且具备拖动示教功能。由于咖啡杯固定机构具备拖动示教功能，当在示教功能下拖动咖啡杯固定机构转动时，即可采集得到咖啡杯固定机构在各个采集点时的倾斜角度。

本申请实施例中，为了确保拉花时拉花缸和咖啡杯运动的同步性，在采集咖啡杯固定机构的倾斜角度时，同步基于动作捕捉设备采集示教拉花缸的点位数据。进一步，将采集到的点位数据、咖啡杯固定机构的倾斜角度与对应的采集时间进行关联。如图1b和图1c分别为采集到的部分点位数据和部分倾斜角度的展示图(需说明的是，图1b和图1c中仅是以采集4个数据进行示意，并非限定实际应用中只采集4个数据)，对于采集点的点位数据描述，可以采用该采集点(黑色实心点)在图1b所示XYZ坐标系中的坐标来描述该采集点的位置信息，并采用该采集点对应的刚体标记线(即连接黑色实心点的线)相对于XYZ坐标系三个轴的旋转角来描述该采集点的姿态信息。在图1c中，A点表示咖啡杯固定机构的轴心，咖啡杯固定机构可绕该轴心转动，定义初始状态的倾斜角度为0，在转动过程中，转动角度越大，对应的倾斜角度越大，如图1c中，倾斜角度由大到小依次为b1、b2、b3和b4。

设a1、a2、a3和a4为动作捕捉设备依次采集到的示教拉花缸的点位数据，b1、b2、b3和b4为对应时刻咖啡杯固定机构的倾斜角度。由于示教拉花缸的点位数据和咖啡杯固定机构的倾斜角度为同步采集，因此，a1点的采集时间与b1点的采集时间同步，a2点的采集时间与b2点的采集时间同步，a3点的采集时间与b3点的采集时间同步，a4点的采集时间与b4点的采集时间同步。需要说明的是，图1b和图1c所示的采集点的形态仅是一种示意，并不作为对本申请实现方式的限定。

在一实施方式中，动作捕捉设备可以包含至少两个以上红外摄像头，相应的，上述标识物可以为红外反光标记球(即表面涂覆有红外反光材料的球体)，动作捕捉设备基于红外反光原理进行动作捕捉。作为一种实施方式，如图2所示，可以在示教拉花缸21上设置有4个标记球211，其中，每三个标记球不共线，每四个标记球不共面。在基于动作捕捉设备采集示教拉花缸的点位数据之前，需要先基于示教拉花缸上设置的刚体标记点，对该示教拉花缸进行刚体标定，以建立一个位于示教拉花缸的工具坐标系，用以描述示教拉花缸在动作捕捉设备的基坐标系中的位置和姿态。下面以一具体应用场景对上述刚体标定的过程进行说明：

1)将动作捕捉设备固定设置在某一位置，以确保在咖啡师利用示教拉花缸进行拉花的过程中，示教拉花缸上设置的红外反光标记球均在动作捕捉设备的视野下。

2)基于示教拉花缸的刚体标定：在动作捕捉设备的视野下，将设有红外反光标记球的示教拉花缸绕着刚体标记点进行旋转(如图2所示，刚体标记点可以是设置于拉花缸底部的尖端212)，动作捕捉设备采集不同姿态下的示教拉花缸上各个红外反光标记球位置，以此建立一个位于拉花缸的工具坐标系，从而完成示教拉花缸的刚体标定。

在拉花示教过程中，可将装有咖啡的咖啡杯放置在咖啡杯固定机构上，由咖啡师手持咖啡杯固定机构和示教拉花缸，在动作捕捉设备下进行某种花型的拉花示教(示教过程中尽量避免杯上的红外反光标记球被遮挡)。该过程中可由工作人员输入采集启动指令并提醒咖啡师开始拉花，响应于输入的采集启动指令，采集咖啡杯固定机构在拉花过程中的倾斜角度，并基于上述动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集示教拉花缸的点位数据。

在本实施例中，由于示教拉花缸上的标记球任意3个不共线，即处于三维空间内，动作捕捉设备通过采集至少3个标记球的位置并利用现有的算法可以计算出对应刚体(本实施例中为示教拉花缸)在相应采集时刻的点位数据(即在动作捕捉设备的基坐标系下的位置信息和姿态信息，其中，位置信息可以为在由X、Y、Z轴形成的三维坐标系中的坐标，而姿态信息则可以是对应刚体按设定顺序依次绕固定参考坐标系的各个轴旋转的旋转角，姿态信息的描述方法有多种，比如采用欧拉角、固定角、D-H法或四元数等，本实施例采用X-Y-Z固定角来表示，即对应刚体处在不同的倾斜状态时，它相对固定参考坐标系的XYZ三个轴的旋转角不同从而形成不同的姿态。

需要说明的是，上述实施方式是采用红外反光原理为例进行动作捕捉的说明，在其它实施方式中，也可以采用其它方式进行动作捕捉，相应的，动作捕捉设备即标识物也可有所更改，本申请不对具体的动作捕捉方式进行限定。

步骤102、基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹，以及，基于拉花示教过程中采集到的倾斜角度生成咖啡杯倾斜信息；

其中，上述咖啡杯倾斜信息对应于拉花时咖啡杯固定机构的倾斜角度变化，如前述，由于咖啡师拉花过程中咖啡杯的动作幅度并不大，通过咖啡杯固定机构在一段时间内的倾斜角度变化即可模拟咖啡师拉花过程中咖啡杯的动作。

上述拉花缸轨迹对应于拉花时机械臂末端的运行轨迹，上述机械臂末端用以装载拉花缸。本申请实施例中提及到的“轨迹”为按时序串联的点位数据的集合，每个点位数据由位置信息和姿态信息描述，并与时序或时间戳(以采集的时间点为依据)关联。

在实际应用中，可在咖啡师拉花完成后，输入采集停止指令，以停止点位数据和倾斜角度的采集，并触发执行步骤102。

由于动作捕捉设备采集到的点位数据是离散的，因此，需要对采集到的点位数据进行处理，以得到对应的拉花缸轨迹。

在一种实施方式中，预先对所要实现自动拉花的机械臂进行标定，已获得相应的坐标转换关系，基于该坐标转换关系可将动作捕捉设备视野下获取到的位姿转换为相应机械臂末端坐标下的位姿，以便于相应机械臂实现自动拉花。具体的，上述基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹包括：

基于预设的坐标转换关系，对当次拉花示教过程中采集到的点位数据进行坐标转换；

对转换得到的点位数据进行滤波及拟合处理，得到拉花缸轨迹。

上述坐标转换关系可以通过对相应机械臂标定得到。基于该坐标转换关系，可将采集到的每一点位数据进行坐标转换，再将转换得到的点位数据进行滤波及拟合处理，得到拉花缸轨迹，拟合方法可采用分段三次样条曲线或贝塞尔曲线等。

步骤103、将当次生成的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息与一花型信息关联存储；

本申请实施例中，上述花型信息为用以标识某一花型的信息，通过将当次生成的生成的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息与一花型信息关联存储，后续基于咖啡制作所需的花型即可获取到对应的一组生成的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息。

本申请实施例记载的咖啡拉花轨迹生成方法可由控制器执行，该控制器可以配置在上位机，或者也可以配置在机械臂中，此处不做限定。

由上可见，本申请实施例在拉花示教过程中，采集咖啡杯固定机构的倾斜角度，并基于动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集示教拉花缸的点位数据，之后基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹，以及，基于拉花示教过程中采集到的倾斜角度生成咖啡杯倾斜信息。由于咖啡杯固定机构用于装载咖啡杯且支持单自由度转动，而示教拉花缸上设置有刚体标记点以及可被动作捕捉设备捕捉的标识物，在实际应用中，可以由咖啡师手持咖啡杯固定机构和示教拉花缸，在动作捕捉设备的视野下进行拉花示教，即可得到对应花型的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息。由于咖啡杯倾斜信息对应于拉花时咖啡杯固定机构的倾斜角度变化，拉花缸轨迹对应于拉花时机械臂末端(用以装载拉花缸)的运行轨迹，通过将当次生成的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息与一花型信息关联存储，可为咖啡拉花的自动化提供实现基础，从而有利于减少咖啡拉花过程中的人为因素影响，以制作出质量稳定的咖啡。进一步，采用咖啡杯固定机进行咖啡杯的示教，相对于设计双机械臂模拟左右手的替代方案，也有利于在实现咖啡拉花的自动化时使得整体实现方案对应的系统成本更低。

下面以另一实施例对本申请提供的咖啡拉花轨迹生成方法进行说明，如图3所示，本申请实施例提供的咖啡拉花轨迹生成方法，包括：

步骤301～步骤303；

其中，步骤301～步骤303可以参照图1a所述步骤101～103的描述，此处不再赘述。

步骤304、基于生成的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息，触发机械臂末端和咖啡杯固定机构复现拉花过程；

本申请实施中，该机械臂末端承载着与前述示教拉花缸尺寸一致的的拉花缸，且，该机械臂末端对应的机械臂已完成末端工具标定及在动作捕捉设备的视野下的手眼标定。

为了确保拉花时左右手动作的同步性，本申请实施例中，在机械臂末端到达拉花缸轨迹的起始位置且咖啡杯固定机构的倾斜角度已调整至咖啡杯倾斜信息所记录的起始倾斜角度时，方触发机械臂末端以该拉花缸轨迹运行，并同时触发咖啡杯固定机构基于该咖啡杯倾斜信息调整咖啡杯固定机构的倾斜角度。具体的，步骤304可以包括：驱动机械臂末端移动至该拉花缸轨迹的起始位置，该机械臂末端用于装载拉花缸；基于该倾斜角度变化信息记录的起始倾斜角度调整该咖啡杯固定机构的倾斜角度；当满足拉花条件时，驱动该机械臂末端以该拉花缸轨迹运动，并同步基于该倾斜角度变化信息调整该咖啡杯固定机构的倾斜角度。本申请实施例中，该拉花条件包括：该机械臂末端到达该起始位置，且该咖啡杯固定机构的倾斜角度已调整至该起始倾斜角度。

由于拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息是基于同步采集到的数据生成，因此，拉花缸轨迹上的各个点和咖啡杯倾斜信息所记录的各个倾斜角度实际上是有关联的时序关系，基于前述对机械臂末端和咖啡杯固定机构的控制，可以确保当机械臂末端移动到拉花缸轨迹的一点(例如由图1b所示的点a1经坐标转换得到的点)时，咖啡杯固定机构同步转动到对应的倾斜角度点(如由图1c所示的倾斜角度b1)，从而使得复现结果更为贴近咖啡师的示教结果。

需要说明的是，本申请所描述的“一致”为大致相同的含义，并未限定为完全一模一样。

由于机械臂默认的工具坐标系位于机械臂末端的法兰中心，前述“末端工具标定”指重新建立一个位于机械臂末端的工具坐标系，用以描述机械臂末端在机械臂的基坐标系(即以机械臂的底座中心为坐标原点，或由用户通过三点示教法自行设置)中各个点的位置和姿态，具体可以采用TCP标定法、四点标定法或六点标定法来进行末端工具标定。关于机械臂的末端工具标定的过程可以参照如下说明：控制机械臂末端以至少三个不同的姿态移动到空间某一固定参考点，然后利用该机械臂末端所在机械臂的关节转角及结构信息去计算TCP坐标。具体可以参考参阅现有技术中相关的工具标定方法，在此不多赘述。

前述“手眼标定”的过程即为了获取前述的坐标转换关系，以便通过该坐标转换关系将动作捕捉设备视野下获取到的位姿转换为相应机械臂末端坐标下的位姿。下面对该手眼标定的过程进行说明：

首先，采用三点示教法对动作捕捉设备的图像坐标系与机械臂的基坐标系进行方向一致标定：将示教拉花缸固定到该机械臂的机械臂末端，令示教拉花缸的刚体标记点随机械臂末端移动至空间中的任意一点作为用户坐标系原点(以下称之为第一示教点)，然后驱动机械臂末端沿机械臂的基坐标系的X轴(或Y/Z轴)平移至第二示教点，再驱动机械臂末端沿Y轴或Z轴移动至第三示教点，最后以这三个示教点作为基准将动作捕捉设备的基坐标系转换为用户坐标系(该用户坐标系的XYZ三轴分别与该机械臂的基坐标系的XYZ三轴平行)，可求得动作捕捉设备的基坐标系与用户坐标系之间的姿态变换矩阵RM，也称为旋转变换矩阵，以此可计算出经工具标定后的机械臂末端在用户坐标系下的位置与姿态，具体可参阅现有技术中的三点示教法，本实施例不做赘述。

其次，基于对点法确定动作捕捉设备与机械臂的坐标转换关系，其过程如下：将示教拉花缸固定到机械臂末端，令示教拉花缸的刚体标记点对准动作捕捉设备视野下的一个预设点，记录该点在用户坐标系中的位置坐标(X_cam，Y_cam，Z_cam)和机械臂的基坐标系中的位置坐标(X_rob，Y_rob，Z_rob)；再重复此动作针对不同的预设点获取对应的坐标，通过至少取13个以上不同预设点的坐标数据，通过现有的算法如estimateAffine3D来计算，最后得到如下关系式：

其中RT为用户坐标系中的坐标(X_cam，Y_cam，Z_cam)和机械臂的基坐标系中的坐标(X_rob，Y_rob，Z_rob)之间的平移变换矩阵，以上姿态变换矩阵RM和平移变换矩阵RT即动作捕捉设备的图像坐标系与机械臂的基坐标系的坐标转换关系(也即前述的坐标转换关系)，基于该坐标转换关系可以将示教拉花缸在动作捕捉设备的基坐标系下的点位(坐标和姿态)转换为机械臂的基坐标系下的点位。

需要说明的是，在其它实施例中，可以通过其它标定方式进行坐标转换，上述实施例中提供的坐标转换关系仅是示例性的，并不构成对本方案的限制。

进一步，还可以基于复现的效果进行调试，以使得复现的效果更贴近人工(如咖啡师)的实际拉花效果。具体的，上述调试过程可以由工作人员基于经验进行调试，或者，也可以自动调试。在经过调试后，更新与相应花型信息关联存储的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息。针对自动调试的方案，在步骤304之后，上述咖啡拉花轨迹生成方法还可以包括：基于期望花型与复现拉花过程所得到的花型二者的差异，调整当次复现拉花过程所用的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息；基于当次调整后的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息，更新与相应花型信息关联存储的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息。具体的，可以预先存储示教时咖啡师拉出的花型图像，通过机器视觉技术确定复现上述拉花过程得到的花型与实际花型的差异，之后基于预先训练好的神经网络获得对应的轨迹调整参数，以基于该轨迹调整参数调整当次复现所用的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息。前述的“拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息”中的“和/或”是指可以是拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息中的一个或二个。

本申请实施例记载的咖啡拉花轨迹生成方法可由控制器执行，该控制器可以配置在上位机，或者也可以配置在机械臂中，此处不做限定。

由上可见，本申请实施例在拉花示教过程中，采集咖啡杯固定机构的倾斜角度，并基于动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集示教拉花缸的点位数据，之后基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹，以及，基于拉花示教过程中采集到的倾斜角度生成咖啡杯倾斜信息。由于咖啡杯固定机构用于装载咖啡杯且支持单自由度转动，而示教拉花缸上设置有刚体标记点以及可被动作捕捉设备捕捉的标识物，在实际应用中，可以由咖啡师手持咖啡杯固定机构和示教拉花缸，在动作捕捉设备的视野下进行拉花示教，即可得到对应花型的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息。由于咖啡杯倾斜信息对应于拉花时咖啡杯固定机构的倾斜角度变化，拉花缸轨迹对应于拉花时机械臂末端(用以装载拉花缸)的运行轨迹，通过将当次生成的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息与一花型信息关联存储，可为咖啡拉花的自动化提供实现基础，从而有利于减少咖啡拉花过程中的人为因素影响，以制作出质量稳定的咖啡。进一步，采用咖啡杯固定机进行咖啡杯的示教，相对于设计双机械臂模拟左右手的替代方案，也有利于在实现咖啡拉花的自动化时使得整体实现方案对应的系统成本更低。

本申请实施例还提供一种咖啡拉花轨迹生成设备，如图4所示，该咖啡拉花轨迹生成设备包括：采集模块401、生成模块402以及存储模块403。

其中，采集模块401用于：在拉花示教过程中，采集咖啡杯固定机构的倾斜角度，并基于动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集该示教拉花缸的点位数据。上述示教拉花缸上设置有刚体标记点，且上述示教拉花缸预先在上述动作捕捉设备的视野下完成刚体标定，上述标识物可被上述动作捕捉设备捕捉，上述点位数据包括位置信息和姿态信息，上述咖啡杯固定机构用于装载咖啡杯且支持单自由度转动。可选的，通过输入的采集启动指令和采集停止指令(如工作人员基于预设控制界面输入的采集启动指令和采集停止指令)触发采集模块401，则采集模块401具体用于：当接收到输入的采集启动指令时，基于动作捕捉设备采集示教拉花缸的点位数据，并同步采集咖啡杯固定机构的倾斜角度；当接收到输入的采集停止指令时，触发生成模块402。

生成模块402用于：基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹，以及，基于拉花示教过程中采集到的倾斜角度生成咖啡杯倾斜信息。

存储模块403用于：将当次生成的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息与一花型信息关联存储。

其中，上述咖啡杯倾斜信息对应于拉花时咖啡杯固定机构的倾斜角度变化，上述拉花缸轨迹对应于拉花时机械臂末端的运行轨迹，上述机械臂末端用以装载拉花缸。

可选的，上述咖啡拉花轨迹生成设备还包括：

复现模块，用于基于生成的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息，触发上述机械臂末端和上述咖啡杯固定机构复现拉花过程，其中，上述机械臂末端承载着与上述示教拉花缸尺寸一致的拉花缸，且上述机械臂末端已完成末端工具标定及上述视野下的手眼标定。

进一步，上述咖啡拉花轨迹生成设备还包括：

调整模块，用于基于期望花型与复现拉花过程所得到的花型二者的差异，调整当次复现拉花过程所用的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息；

上述存储模块还用于：基于当次调整后的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息，更新与相应花型信息关联存储的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息。

可选的，生成模块402具体通过如下方法生成拉花缸轨迹：基于预设的坐标转换关系，对当次拉花示教过程中采集到的点位数据进行坐标转换；对转换得到的点位数据进行滤波及拟合处理，得到拉花缸轨迹。

本申请实施例记载的咖啡拉花轨迹生成设备具体可以为上位机、机械臂或其它具备电子设备，此处不做限定。

由上可见，本申请实施例在拉花示教过程中，采集咖啡杯固定机构的倾斜角度，并基于动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集示教拉花缸的点位数据，之后基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹，以及，基于拉花示教过程中采集到的倾斜角度生成咖啡杯倾斜信息。由于咖啡杯固定机构用于装载咖啡杯且支持单自由度转动，而示教拉花缸上设置有刚体标记点以及可被动作捕捉设备捕捉的标识物，在实际应用中，可以由咖啡师手持咖啡杯固定机构和示教拉花缸，在动作捕捉设备的视野下进行拉花示教，即可得到对应花型的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息。由于咖啡杯倾斜信息对应于拉花时咖啡杯固定机构的倾斜角度变化，拉花缸轨迹对应于拉花时机械臂末端(用以装载拉花缸)的运行轨迹，通过将当次生成的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息与一花型信息关联存储，可为咖啡拉花的自动化提供实现基础，从而有利于减少咖啡拉花过程中的人为因素影响，以制作出质量稳定的咖啡。

图5示出了一个实施例中的咖啡拉花轨迹示教系统，包括：

动作捕捉设备51；

用于装载咖啡杯53、支持单自由度转动且具备拖动示教功能的咖啡杯固定结构52；

分别与动作捕捉设备51和咖啡杯固定结构52通讯连接的咖啡拉花轨迹生成装置54；

以及示教拉花缸(图5中未示出)；

上述示教拉花缸上设置有刚体标记点以及可被动作捕捉设备51捕捉的标识物；

咖啡拉花轨迹生成装置54配置有执行前述实施例所提及的咖啡拉花轨迹生成方法的功能。

本申请实施例还提供一种咖啡制作方法，如图6所示，该咖啡制作方法包括：

步骤601、基于当次咖啡制作所需的花型，获取对应的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息；

本申请实施例中，每种花型对应一组拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息，上述咖啡杯倾斜信息包含：目标咖啡杯固定机构在一段时间内的倾斜角度变化信息，该目标咖啡杯固定机构用于装载咖啡杯且支持单自由度转动(如支持绕一水平轴转动，以使装载在该咖啡杯固定机构的咖啡杯随之产生倾斜)。

上述拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息可预先基于前述咖啡拉花轨迹生成方法生成并存储在一数据库中，在步骤601中，基于该花型对应的花型信息，从该数据库中获取对应的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息。

步骤602、驱动目标机械臂末端移动至本次获取的拉花缸轨迹的起始位置；

本申请实施例中，上述目标机械臂末端装载拉花缸，在实际应用中，上述拉花缸固定装载在上述目标机械臂末端，该拉花缸固定于目标机械臂末端的位置与前述方法实施例中，示教拉花缸在标定阶段所固定的位置一致。

在步骤602中，基于步骤601所获取的拉花缸轨迹，驱动目标机械臂末端移动至该拉花缸轨迹的起始位置，以进入拉花准备。

本申请实施例中的拉花缸用以盛装奶泡，盛装奶泡的过程可以采用自动盛装的方式，如：在驱动该目标机械臂末端移动至上述拉花缸轨迹的起始位置之前，驱动目标机械臂末端移动至预设的奶泡出料位置，同时启动对应咖啡机进行奶泡出料；或者也可以采用手动盛装的方式，如每次制作咖啡时，由工作人员将奶泡倒入该拉花缸中，此处不做限定。

在自动盛装奶泡的场景下，为使奶泡中的泡沫与液体充分融合，可以在拉花缸盛装完奶泡后，驱动目标机械臂末端晃动拉花缸。具体的，可以预先设置一位置作为目标机械臂末端晃动拉花缸的固定位置(后续将该固定位置描述为打圈位置)，则步骤602可包括：驱动上述目标机械臂末端移动至奶泡出料位置以盛装奶泡；在奶泡盛装完成后，驱动上述目标机械臂末端移动至预设的打圈位置，在上述打圈位置保持杯口向上并绕预设轴转动预设圈数；在转动完上述预设圈数后，驱动上述目标机械臂末端移动至上述拉花缸轨迹的起始位置。进一步，为避免上述目标机械臂末端上的拉花缸在前述“绕预设轴转动预设圈数”的过程中碰撞到咖啡机或其它物体，在设定该打圈位置时，可使该打圈位置与上述奶泡出料位置的距离不小于预设距离阈值。

需要说明的是，上述“驱动目标机械臂末端晃动拉花缸”的方式仅是本申请提供的一种实现方式，本申请也可以采用其它实现方式驱动目标机械臂末端晃动拉花缸，比如，也可以在驱动上述目标机械臂末端从上述奶泡出料位置移动至上述起始位置的过程中，进一步驱动上述目标机械臂末端持续或间歇性绕预设轴转动，本申请不对“驱动目标机械臂末端晃动拉花缸”的具体实现方式进行限定。

进一步，上述奶泡出料位置对应设置于咖啡机的奶泡出料口处，上述咖啡制作方法还包括：当检测到上述目标机械臂末端到达上述奶泡出料位置时，控制对应咖啡机进行预设容量的奶泡出料。通过在上述目标机械臂末端到达上述奶泡出料位置时，控制对应咖啡机进行预设容量的奶泡出料，可实现拉花缸到达奶泡出料口时奶泡的自动出料，减少了咖啡制作过程中的人为干预(无需工作人员手动控制咖啡机进行奶泡出料)，使得整个咖啡制作过程更为智能。

步骤603、基于本次获取的倾斜角度变化信息记录的起始倾斜角度调整目标咖啡杯固定机构的倾斜角度；

本申请实施例中，该目标咖啡杯固定机构用于放置咖啡杯且支持单自由度转动。基于步骤601所获取到的倾斜角度变化信息，将上述目标咖啡杯固定机构的倾斜角度调整为倾斜角度变化信息记录的起始倾斜角度，以做好拉花准备。

对于咖啡杯的装载，可以采用自动装载的方式，如：可在目标咖啡杯固定机构活动范围内设置升杯结构(如由下往上输送空咖啡杯的结构)或落杯结构(如由上往下输送空咖啡杯的结构)，每次制作咖啡时，驱动目标咖啡杯固定机构到预设的装杯位置，由升杯结构或落杯结构将空咖啡杯上升或下落到目标咖啡杯固定机构上；或者也可以采用手动装载的方式，如每次制作咖啡时，由工作人员将空的咖啡杯放置于目标咖啡杯固定机构，此处不做限定。

相应的，在咖啡杯中盛装咖啡的过程可以采用自动盛装的方式，如：在目标咖啡杯固定机构的活动范围内避让设置一咖啡出料结构，在咖啡杯装载完成后，驱动目标咖啡杯固定机构移动至咖啡出料结构的咖啡出料位置，之后触发咖啡出料以将咖啡倒入咖啡杯中；或者也可以采用手动盛装的方式，如每次制作咖啡时，由工作人员将咖啡倒入该咖啡杯中，此处不做限定。

步骤604、当满足拉花条件时，驱动上述目标机械臂末端以本次获取的拉花缸轨迹运动，并同步基于本次获取的倾斜角度变化信息调整上述目标咖啡杯固定机构的倾斜角度；

本实施例中，上述拉花条件包括：上述目标机械臂末端到达上述拉花缸轨迹的起始位置，且上述目标咖啡杯固定机构的倾斜角度已调整至上述起始倾斜角度。由于拉花缸和咖啡杯在拉花时依据获取的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息同步运动，以准确模拟咖啡师实际的拉花过程，在步骤604中，在上述目标机械臂末端到达上述拉花缸轨迹的起始位置，且上述目标咖啡杯固定机构的倾斜角度已调整至上述起始倾斜角度时，方驱动上述目标机械臂末端和上述目标咖啡杯固定机构开始拉花，即驱动上述目标机械臂末端以上述目标拉花缸轨迹运动，并同步基于上述倾斜角度变化信息调整上述目标咖啡杯固定机构的倾斜角度。如前述，实际应用中，咖啡杯装载于目标咖啡杯固定机构上，故基于上述倾斜角度变化信息调整上述目标咖啡杯固定机构的倾斜角度的过程相当于基于上述倾斜角度变化信息调整对应咖啡杯的倾斜角度的过程。

为了避免无效拉花(如若在目标咖啡杯固定机构未装载咖啡杯或者装载的咖啡杯为空杯的情况下执行拉花，则视为无效拉花)，提高咖啡制作的可靠性，可设置上述拉花条件还包括：上述目标咖啡杯固定机构已装载非空的咖啡杯。在此场景下，本实施例中的咖啡制作方法还包括：检测上述目标咖啡杯固定机构是否已装载非空的咖啡杯。具体的，可以在目标咖啡杯固定机构处设置重力传感器，基于该重力传感器检测上述目标咖啡杯固定机构所装载的咖啡杯的重量，并基于检测到的重量判断上述目标咖啡杯固定机构是否已装载非空的咖啡杯，如当检测到的重量小于预设重量阈值时，判定该目标咖啡杯固定机构未装载非空的咖啡杯，当检测到的重量不小于预设重量阈值时，判定该目标咖啡杯固定机构已装载非空的咖啡杯。或者，也可以基于液位传感器或视觉技术检测上述目标咖啡杯固定机构是否已装载非空的咖啡杯，此处不做限定。

本实施例中，当目标机械臂末端执行完上述拉花缸轨迹，且上述目标咖啡杯固定机构基于倾斜角度变化信息完成倾斜角度随时间调整的变化过程后，即结束咖啡拉花的过程，而咖啡制作的过程也随之完成。为方便工作人员或消费者取走咖啡，可选的，在基于上述倾斜角度变化信息调整上述目标咖啡杯固定机构的倾斜角度之后，可驱动上述目标咖啡杯固定机构调整至水平位置并卸载咖啡杯，相应的，该水平位置对应的台面处可设置传送带，以将完成拉花的咖啡杯传送到方便工作人员或消费者取杯的位置。进一步，还可以驱动上述目标咖啡杯固定机构调整至初始角度，以确保每次制作咖啡时上述目标咖啡杯固定机构均是从上述初始角度起动，便于提高系统的稳定性和可靠性。

本申请实施例记载的咖啡制作方法具体由控制器执行，该控制器可以配置在上位机、机械臂或其它电子设备中，此处不做限定。

由上可见，本申请实施例针对当次咖啡制作所需的花型，获取对应的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息，并驱动目标机械臂末端移动至拉花缸轨迹的起始位置及基于咖啡杯倾斜信息所记录的起始倾斜角度调整目标咖啡杯固定机构的倾斜角度，在满足拉花条件时，驱动目标械臂末端以拉花缸轨迹运动，并同步基于倾斜角度变化信息调整目标咖啡杯固定机构的倾斜角度。由于咖啡拉花过程完全依赖于目标机械臂的运动和目标咖啡杯固定机构的倾斜角度调整，而每种花型对应一组拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息，故在制作同一花型的咖啡时目标机械臂及目标咖啡杯固定机构所执行的拉花过程可保持一致性，有利于制作出质量稳定的咖啡。

示例性的，本申请实施例还提供一种芯片，包括处理器，处理器用于读取并执行存储器中存储的计算机程序，以实现上述咖啡拉花轨迹生成方法的步骤或者实现上述咖啡制作方法的步骤。

示例性的，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述咖啡拉花轨迹生成方法的步骤或者实现上述咖啡制作方法的步骤。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者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，取决于方法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。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。另外，集成的模块/单元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，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上实施例仅用以说明本申请的系统和方法，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的方法方案进行修改，或者对其中部分方法特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应方法方案的本质脱离本申请各实施例方法方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种咖啡拉花轨迹生成方法，其特征在于，包括：

在拉花示教过程中，采集咖啡杯固定机构的倾斜角度，并基于动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集所述示教拉花缸的点位数据，其中，所述示教拉花缸上设置有刚体标记点，且所述示教拉花缸预先在所述动作捕捉设备的视野下基于所述刚体标记点完成刚体标定，所述标识物可被所述动作捕捉设备捕捉，所述点位数据包括位置信息和姿态信息，所述咖啡杯固定机构用于装载咖啡杯、支持单自由度转动且具备拖动示教功能；

基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹，以及，基于拉花示教过程中采集到的倾斜角度生成咖啡杯倾斜信息；

将当次生成的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息与一花型信息关联存储；

其中，所述咖啡杯倾斜信息对应于拉花时咖啡杯固定机构的倾斜角度变化，所述拉花缸轨迹对应于拉花时机械臂末端的运行轨迹，所述机械臂末端用以装载拉花缸。

2.根据权利要求1所述的咖啡拉花轨迹生成方法，其特征在于，在生成所述拉花缸轨迹和所述咖啡杯倾斜信息之后，还包括：

基于生成的所述拉花缸轨迹和所述咖啡杯倾斜信息，触发所述机械臂末端和所述咖啡杯固定机构复现拉花过程，其中，所述机械臂末端承载与所述示教拉花缸尺寸一致的拉花缸，且，所述机械臂末端已完成末端工具标定及所述视野下的手眼标定。

3.根据权利要求2所述的咖啡拉花轨迹生成方法，其特征在于，所述基于生成的所述拉花缸轨迹和所述咖啡杯倾斜信息，触发所述机械臂末端和所述咖啡杯固定机构复现拉花过程，之后还包括：

基于期望花型与复现拉花过程所得到的花型二者的差异，调整当次复现拉花过程所用的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息；

基于当次调整后的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息，更新与相应花型信息关联存储的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息。

4.根据权利要求1至3任一项所述的咖啡拉花轨迹生成方法，其特征在于，所述基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹包括：

基于预设的坐标转换关系，对当次拉花示教过程中采集到的点位数据进行坐标转换；

对转换得到的点位数据进行滤波及拟合处理，得到拉花缸轨迹。

5.根据权利要求1至3任一项所述的咖啡拉花轨迹生成方法，其特征在于，所述在拉花示教过程中，采集咖啡杯固定机构的倾斜角度，并基于动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集所述示教拉花缸的点位数据，为：当接收到输入的采集启动指令时，采集咖啡杯固定机构的倾斜角度，并基于动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集所述示教拉花缸的点位数据；

所述基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹，以及，基于拉花示教过程中采集到的倾斜角度生成咖啡杯倾斜信息，为：当接收到输入的采集停止指令时，基于当次采集过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹，以及，基于当次采集过程中采集到的倾斜角度生成咖啡杯倾斜信息。

6.一种咖啡拉花轨迹生成设备，其特征在于，包括：

采集模块，用于在拉花示教过程中，采集咖啡杯固定机构的倾斜角度，并基于动作捕捉设备和设置于示教拉花缸上的标识物，同步采集所述示教拉花缸的点位数据，其中，所述示教拉花缸上设置有刚体标记点，且所述示教拉花缸预先在所述动作捕捉设备的视野下基于所述刚体标记点完成刚体标定，所述标识物可被所述动作捕捉设备捕捉，所述点位数据包括位置信息和姿态信息，所述咖啡杯固定机构用于装载咖啡杯且支持单自由度转动；

生成模块，用于基于拉花示教过程中采集到的点位数据生成拉花缸轨迹，以及，基于拉花示教过程中采集到的倾斜角度生成咖啡杯倾斜信息；

存储模块，用于将当次生成的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息与一花型信息关联存储；

其中，所述咖啡杯倾斜信息对应于拉花时咖啡杯固定机构的倾斜角度变化，所述拉花缸轨迹对应于拉花时机械臂末端的运行轨迹，所述机械臂末端用以装载拉花缸。

7.根据权利要求6所述的咖啡拉花轨迹生成设备，其特征在于，所述咖啡拉花轨迹生成设备还包括：

复现模块，用于基于生成的所述拉花缸轨迹和所述咖啡杯倾斜信息，触发所述机械臂末端和所述咖啡杯固定机构复现拉花过程，其中，所述机械臂末端承载与所述示教拉花缸尺寸一致的拉花缸，且，所述机械臂末端已完成末端工具标定及所述视野下的手眼标定。

8.根据权利要求7所述的咖啡拉花轨迹生成设备，其特征在于，所述咖啡拉花轨迹生成设备还包括：

调整模块，用于基于期望花型与复现拉花过程所得到的花型二者的差异，调整当次复现拉花过程所用的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息；

所述存储模块还用于：基于当次调整后的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息，更新与相应花型信息关联存储的拉花缸轨迹和/或咖啡杯倾斜信息。

9.根据权利要求6至8任一项所述的咖啡拉花轨迹生成设备，其特征在于，所述生成模块具体通过如下方法生成拉花缸轨迹：基于预设的坐标转换关系，对当次拉花示教过程中采集到的点位数据进行坐标转换；对转换得到的点位数据进行滤波及拟合处理，得到拉花缸轨迹。

10.一种咖啡拉花轨迹示教系统，其特征在于，包括：

动作捕捉设备；

用于装载咖啡杯、支持单自由度转动且具备拖动示教功能的咖啡杯固定结构；

分别与所述动作捕捉设备和所述咖啡杯固定结构通讯连接的咖啡拉花轨迹生成装置；

以及示教拉花缸；

所述示教拉花缸上设置有刚体标记点以及可被所述动作捕捉设备捕捉的标识物；

所述咖啡拉花轨迹生成装置配置有执行如权利要求1-5中任意一项所述方法的功能。

11.一种咖啡制作方法，其特征在于，包括：

基于当次咖啡制作所需的花型，获取对应的拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息，其中，所述拉花缸轨迹和咖啡杯倾斜信息基于如权利要求1至5任一项所述的方法生成；

驱动目标机械臂末端移动至本次获取的所述拉花缸轨迹的起始位置，所述目标机械臂末端装载拉花缸；

基于本次获取的所述倾斜角度变化信息记录的起始倾斜角度调整目标咖啡杯固定机构的倾斜角度，所述目标咖啡杯固定机构用于装载咖啡杯且支持单自由度转动；

当满足拉花条件时，驱动所述目标机械臂末端以本次获取的所述拉花缸轨迹运动，并同步基于本次获取的所述倾斜角度变化信息调整所述目标咖啡杯固定机构的倾斜角度，所述拉花条件包括：所述目标机械臂末端到达所述起始位置，且所述目标咖啡杯固定机构的倾斜角度已调整至所述起始倾斜角度。

12.一种芯片，包括处理器，其特征在于，所述处理器用于读取并执行存储器中存储的计算机程序，以实现如权利要求1-5中任意一项所述方法或者如权利要求11所述方法的步骤。

13.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任意一项所述方法或者如权利要求11所述方法的步骤。

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