CN115771144A - 一种工业机械手的参数配置方法、装置、设备及介质 - Google Patents
一种工业机械手的参数配置方法、装置、设备及介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115771144A CN115771144A CN202211506147.9A CN202211506147A CN115771144A CN 115771144 A CN115771144 A CN 115771144A CN 202211506147 A CN202211506147 A CN 202211506147A CN 115771144 A CN115771144 A CN 115771144A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- angle
- rotation angle
- gravity acceleration
- acceleration component
- industrial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 126
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 106
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 62
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 17
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 13
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明公开了一种工业机械手的参数配置方法、装置、设备及介质。通过获取惯性测量单元采集的惯性测量单元坐标系下各坐标轴的重力加速度分量值，作为工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值；根据工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与工业机械手匹配的倾斜角和第一旋转角；根据倾斜角和第一旋转角，对与工业机械手匹配的动力学模型进行配置，并使用配置后的动力学模型对工业机械手进行运动控制。解决了输入的安装角度不准确并且手动测量角度误差较大的问题，减少了人工手动测量角度时造成的误差，简化了人工手动测量的步骤，并且减少了辅助工具的使用，提高了安装姿态角的准确率。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种工业机械手的参数配置方法、装置、设备及介质。
背景技术
随着对工业机械手研究的加深，以及工业机械手应用场景的拓展，对工业机械手在不同应用场景中工业机械手的稳定性要求在逐步升高，与此直接相关的就是工业机械手动力学的控制。精确的动力学模型是保证工业机械手稳定的前提，在不同的安装环境下，安装角度可以影响着工业机械手动力学模型的计算精确度。在实际应用中，工业机械手的安装状态不能够保证适合动力学模型的相对角度，且有时工业机械手需要安装在适合应用场景的倾斜安装面上，因此固定工业机械手动力学模型将不再能够保证动力学模型对工业机械手安装环境的针对性。
发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术存在如下缺陷：目前，通过使用外部工具，手动对工业机械手安装面倾斜角和工业机械手基座标系旋转角进行角度测量，然后输入控制界面中。还可以在安装面上固定传感器，通过传感器测量安装面的倾斜角和工业机械手基座标系旋转角进行角度测量，然后将角度值输入控制界面中。或者使用已经生产好的、并已知倾斜安装面角度的安装装置，然后将角度值输入控制界面中。然而，上述方法均能够给工业机械手动力学模型提供安装角度，但均存在输入角度不准确，偏差值较大的情况，且手动测量和输入时操作繁琐、易出错，给工业机械手动力学稳定控制带来一定的出错率，无法保证准确性。
发明内容
本发明提供了一种工业机械手的参数配置方法、装置、设备及介质，以减少人工手动测量角度时造成的误差，提高安装姿态角的准确率。
根据本发明的一方面，提供了一种工业机械手的参数配置方法，其中，包括：
获取惯性测量单元采集的惯性测量单元坐标系下各坐标轴的重力加速度分量值，作为工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值；
其中，所述惯性测量单元固定安装在工业机械手的基座标系的方向上；
根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与所述工业机械手匹配的倾斜角和第一旋转角；
根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置，并使用配置后的所述动力学模型对所述工业机械手进行运动控制。
根据本发明的另一方面，提供了一种工业机械手的参数配置装置，其中，包括：
重力加速度分量值获取模块，用于获取惯性测量单元采集的惯性测量单元坐标系下各坐标轴的重力加速度分量值，作为工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值；
其中，所述惯性测量单元固定安装在工业机械手的基座标系的方向上；
倾斜角和旋转角计算模块，用于根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与所述工业机械手匹配的倾斜角和第一旋转角；
参数配置模块，用于根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置，并使用配置后的所述动力学模型对所述工业机械手进行运动控制。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明任一实施例所述的工业机械手的参数配置方法。
根据本发明的另一方面，提供了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指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的工业机械手的参数配置方法。
本发明实施例的技术方案，通过获取惯性测量单元采集的惯性测量单元坐标系下各坐标轴的重力加速度分量值，作为工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值；根据工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与工业机械手匹配的倾斜角和第一旋转角；根据倾斜角和第一旋转角，对与工业机械手匹配的动力学模型进行配置，并使用配置后的所述动力学模型对所述工业机械手进行运动控制。解决了输入的安装角度不准确并且手动测量角度误差较大的问题，减少了人工手动测量角度时造成的误差，简化了人工手动测量的步骤，并且减少了辅助工具的使用，提高了安装姿态角的准确率。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是根据本发明实施例一提供的一种工业机械手的参数配置方法的流程图；
图2是根据本发明实施例二提供的另一种工业机械手的参数配置方法的流程图；
图3是根据本发明实施例三提供的一种工业机械手的参数配置装置的结构示意图；
图4是根据本发明实施例四提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“目标”、“当前”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1为本发明实施例一提供了一种工业机械手的参数配置方法的流程图，本实施例可适用于对工业机械手对应的安装姿态角进行测量的情况，该方法可以由工业机械手的参数配置装置来执行，该工业机械手的参数配置装置可以采用硬件和/或软件的形式实现。
相应的，如图1所示，该方法包括：
S110、获取惯性测量单元采集的惯性测量单元坐标系下各坐标轴的重力加速度分量值，作为工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值。
其中，所述惯性测量单元固定安装在工业机械手的基座标系的方向上。
其中，惯性测量单元可以是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。
一般来说，一个IMU(Inertial measurement unit，惯性测量单元)包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。
另外的，惯性测量单元可以是一个数据采集的传感器，在本实施例中，惯性测量单元用于采集各坐标轴的重力加速度分量值。
其中，惯性测量单元坐标系可以是以惯性测量单元构建的坐标系，并且需要惯性测量单元坐标系与工业机械手的基座标系一致，这样测量出的各坐标轴的重力加速度分量值更加准确。
具体的，重力加速度分量值可以是一个物体受重力作用的情况下所具有的加速度在各个坐标轴的分量值，具体的，重力加速度分量值可以包括X轴的重力加速度分量值、Y轴的重力加速度分量值和Z轴的重力加速度分量值。工业机械手可以是模仿人的手部动作，按给定程序实现自动抓取、搬运和操作的机械手，机械手一般由执行机构、驱动机构、控制系统、以及检测装置等组成，工业机械手还具有感觉系统和智能系统。
在本实施例中，在工业机械手基座中，按照工业机械手基座标系的方向固定安装IMU，即IMU的坐标轴方向与工业机械手基座坐标轴的方向重合，在工业机械手安装后处于静止状态时，从IMU中获取各坐标轴上的重力加速度分量值。
另外的，对于工业机械手来说，假设初始时的坐标系为参考坐标系0-xyz，工业机械手是静止不动的，IMU的坐标系0-XYZ与工业机械手载体坐标系重合(也即参考坐标系0-xyz和坐标系0-XYZ一致)。进一步的，随着工业机械手基座标系的旋转运动，可以通过IMU获取得到的各坐标轴的重力加速度分量值，分别是：X轴的重力加速度分量值为gx、Y轴的重力加速度分量值为gy和Z轴的重力加速度分量值为gz。
S120、根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与所述工业机械手匹配的倾斜角和第一旋转角。
其中，坐标转换公式可以是将各坐标轴的重力加速度分量值通过坐标转换，得到倾斜角和第一旋转角的公式，一般来说，坐标转换公式包括欧拉转换公式和四元数转换公式。倾斜角可以是工业机械手绕基座标Y轴的旋转角度。第一旋转角可以是工业机械手第二次绕基座标Z轴的旋转角度。
另外的，可以根据倾斜角和第一旋转角确定出工业机械手的安装姿态角。
可选的，所述根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与所述工业机械手匹配的倾斜角和第一旋转角，包括：根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及欧拉转换公式，计算得到工业机械手绕基座标Y轴的旋转角度作为倾斜角，以及第二次绕基座标Z轴的旋转角度作为第一旋转角。
其中，欧拉转换公式可以是一种表示三维旋转的描述方法，欧拉转换公式中的欧拉角的计算需要通过旋转矩阵，欧拉角的旋转有一定的顺序，即同样的角度值，旋转顺序不同会得到不同的位姿。
在本实施例中，根据工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，也即测量到的X轴的重力加速度分量值gx、Y轴的重力加速度分量值gy和Z轴的重力加速度分量值gz，以及欧拉转换公式，可以计算出具体的倾斜角和第一旋转角的大小。
可选的，所述根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及欧拉转换公式，计算得到工业机械手绕基座标Y轴的旋转角度作为倾斜角，以及第二次绕基座标Z轴的旋转角度作为旋转角，包括：根据各坐标轴的重力加速度分量值，确定出重力加速度分量值矩阵；获取第一次绕基座标Z轴的旋转角度作为第二旋转角，并根据所述第一旋转角、倾斜角和第二旋转角，分别构建各旋转矩阵表；获取标准重力加速度矩阵，并根据所述重力加速度分量值矩阵和各所述旋转矩阵表，通过欧拉转换公式，计算出倾斜角和第一旋转角。
其中，重力加速度分量值矩阵可以是根据X轴的重力加速度分量值gx、Y轴的重力加速度分量值gy和Z轴的重力加速度分量值gz构建成的矩阵。第二旋转角可以是工业机械手第一次绕基座标Z轴的旋转角度。旋转矩阵表可以是根据第一旋转角、倾斜角和第二旋转角分别构建的旋转矩阵。标准重力加速度矩阵可以是根据标准重力加速度构建的矩阵。
在本实施例中，根据标准重力加速度矩阵、重力加速度分量值矩阵和各所述旋转矩阵表，通过欧拉转换公式，计算得到具体的倾斜角和第一旋转角，这样得到的倾斜角和第一旋转角更加准确，能够更加准确地确定出工业机械手的安装姿态角。
可选的，所述根据所述第一旋转角、倾斜角和第二旋转角，分别构建各旋转矩阵表，包括：根据所述倾斜角β，构建出第一旋转矩阵表
根据所述第一旋转角α，构建出第二旋转矩阵表
根据所述第二旋转角γ，构建出第三旋转矩阵表
其中，第一旋转矩阵表可以是根据倾斜角β构建得到的旋转矩阵表。第二旋转矩阵表可以是根据第一旋转角α构建得到的旋转矩阵表。第三旋转矩阵表可以是根据第三旋转角γ构建得到的旋转矩阵表。
在本实施例中，根据倾斜角β、第一旋转角α和第二旋转角γ构建成相对应的旋转矩阵表，这样通过第一旋转矩阵表、第二旋转矩阵表和第三旋转矩阵表能够确定出更加精确的旋转矩阵表，进一步的，根据旋转矩阵表来精确地计算出倾斜角和第一旋转角。
可选的，所述获取标准重力加速度矩阵，并根据所述重力加速度分量值矩阵和各所述旋转矩阵表，通过欧拉转换公式，计算出倾斜角和第一旋转角，包括：根据欧拉转换公式
计算出标准倾斜角和旋转角；其中，
表示标准重力加速度矩阵，g为标准重力加速度值，g＝9.80665m/s2，
表示所述重力加速度分量值矩阵，gx表示X轴的重力加速度分量值，gy表示Y轴的重力加速度分量值，以及gz表示Z轴的重力加速度分量值；根据所述X轴的重力加速度分量值和所述标准倾斜角，确定出倾斜角。
其中，标准倾斜角可以包含正值倾斜角和负值倾斜角，需要根据X轴的重力加速度分量值的正负情况，进一步地判断出标准倾斜角的正负值，从而确定出倾斜角。
在本实施例中，通过欧拉转换公式
对上述欧拉转换公式进行简化，得到
进一步的，求解出标准倾斜角和第一旋转角。具体的，标准倾斜角β计算得到
第一旋转角α计算得到
进一步的，当计算得到标准倾斜角
需要进一步地确定出标准倾斜角的正负值，因此需要判断X轴的重力加速度分量值的正负值的情况，假设X轴的重力加速度分量值为正值，则确定倾斜角为
假设X轴的重力加速度分量值为非正值，则确定倾斜角为
这样设置的好处在于：通过欧拉转换公式进一步地计算出标准倾斜角和第一旋转角，并根据X轴的重力加速度分量值的正负值的情况，确定出倾斜角，这样计算出的倾斜角和第一旋转角的更加准确，从而能够得到更加准确的安装姿态角，也便利了通过动力学模型进一步地进行参数配置。
S130、根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置，并使用配置后的所述动力学模型对所述工业机械手进行运动控制。
其中，动力学模型可以是应用工业机械手的基本理论的动力学仿真模型。
在本实施例中，将计算出的倾斜角和第一旋转角输入至与工业机械手匹配的动力学模型进行配置，配置完成后即将倾斜角和第一旋转角引入工业机械手控制的动力学模型中，进一步的，可以根据动力学模型计算的结果适应于当前的工业机械手安装情况，能够更加准确地确定出工业机械手的具体安装情况。
本发明实施例的技术方案，通过获取惯性测量单元采集的惯性测量单元坐标系下各坐标轴的重力加速度分量值，作为工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值；根据工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与工业机械手匹配的倾斜角和第一旋转角；根据倾斜角和第一旋转角，对与工业机械手匹配的动力学模型进行配置，并使用配置后的所述动力学模型对所述工业机械手进行运动控制。解决了输入的安装角度不准确并且手动测量角度误差较大的问题，减少了人工手动测量角度时造成的误差，简化了人工手动测量的步骤，并且减少了辅助工具的使用，提高了安装姿态角的准确率。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的另一种工业机械手的参数配置方法的流程图，本实施例以上述各实施例为基础进行细化，在本实施例中，对所述根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置的具体操作进行进一步地细化。
相应的，如图2所示，该方法包括：
S210、获取惯性测量单元采集的惯性测量单元坐标系下各坐标轴的重力加速度分量值，作为工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值。
S220、根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与所述工业机械手匹配的倾斜角和旋转角。
S230、将所述倾斜角和第一旋转角上传至机械手操作控制模块。
其中，机械手操作控制模块可以是能够接收倾斜角和第一旋转角，并能够获取与工业机械手匹配的动力学模型，并通过倾斜角和第一旋转角配置动力学模型的控制模块。
在本实施例中，可以根据工业机械手，确定出与工业机械手对应的机械手操作控制模块，在机械手操作控制模块可以包含多个工业机械手对应的动力学模型。
S240、通过所述机械手操作控制模块，根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置。
可选的，通过所述机械手操作控制模块，根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置，包括：根据所述倾斜角和第一旋转角，确定安装姿态角；将所述安装姿态角输入至与所述工业机械手匹配的动力学模型中进行配置，确定出工业机械手对应的各关节力矩值；将各所述关节力矩值反馈给用户。
其中，安装姿态角可以是根据倾斜角和旋转角来确定出工业机械手对应的具体姿态角。关节力矩值可以是描述工业机械手各关节的具体的力矩值的大小的参数，可以包括不同坐标轴的关节力矩值。
在本实施例中，可以根据倾斜角和第一旋转角来确定出工业机械手对应的安装姿态角，进一步的，将安装姿态角输入至与工业机械手匹配的动力学模型中进行配置，动力学模型可以仿真出该工业机械手的具体安装姿态角的情况，根据动力学模型对工业机械手的仿真情况进行解析处理，可以得到工业机械手的具体各关节力矩值，并可以进行反馈处理操作。
这样设置的好处在于：通过将安装姿态角输入至与工业机械手匹配的动力学模型中进行配置，解析得到各关节力矩值，并将各关节力矩值反馈给用户，这样可以让用户得到根据准确地工业机械手的具体参数，这样减少了人工手动测量角度时造成的误差，提高了确定安装姿态角的准确率，能够让用户获得更加准确地工业机械手的参数值。
S250、使用配置后的所述动力学模型对所述工业机械手进行运动控制。
本发明实施例的技术方案，通过获取惯性测量单元采集的惯性测量单元坐标系下各坐标轴的重力加速度分量值，作为工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值；根据工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与工业机械手匹配的倾斜角和第一旋转角；将所述倾斜角和第一旋转角上传至机械手操作控制模块；通过所述机械手操作控制模块，根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置；使用配置后的所述动力学模型对所述工业机械手进行运动控制。这样减少了人工手动测量角度时造成的误差，提高了确定安装姿态角的准确率，能够让用户获得更加准确地工业机械手的参数值。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种工业机械手的参数配置装置的结构示意图。本实施例所提供的一种工业机械手的参数配置装置可以通过软件和/或硬件来实现，可配置于终端设备或者服务器中来实现本发明实施例中的一种工业机械手的参数配置方法。如图3所示，该装置包括：重力加速度分量值获取模块310、倾斜角和第一旋转角计算模块320和参数配置模块330。
其中，重力加速度分量值获取模块310，用于获取惯性测量单元采集的惯性测量单元坐标系下各坐标轴的重力加速度分量值，作为工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值；
其中，所述惯性测量单元固定安装在工业机械手的基座标系的方向上；
倾斜角和第一旋转角计算模块320，用于根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与所述工业机械手匹配的倾斜角和第一旋转角；
参数配置模块330，用于根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置，并使用配置后的所述动力学模型对所述工业机械手进行运动控制。
本发明实施例的技术方案，通过获取惯性测量单元采集的惯性测量单元坐标系下各坐标轴的重力加速度分量值，作为工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值；根据工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与工业机械手匹配的倾斜角和第一旋转角；根据倾斜角和第一旋转角，对与工业机械手匹配的动力学模型进行配置，并使用配置后的所述动力学模型对所述工业机械手进行运动控制。解决了输入的安装角度不准确并且手动测量角度误差较大的问题，减少了人工手动测量角度时造成的误差，简化了人工手动测量的步骤，并且减少了辅助工具的使用，提高了安装姿态角的准确率。
可选的，倾斜角和第一旋转角计算模块320，可以具体包括：倾斜角和第一旋转角计算单元，可以具体用于：根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及欧拉转换公式，计算得到工业机械手绕基座标Y轴的旋转角度作为倾斜角，以及第二次绕基座标Z轴的旋转角度作为第一旋转角。
可选的，所述倾斜角和第一旋转角计算单元，可以具体包括：重力加速度分量值矩阵确定子单元，用于根据各坐标轴的重力加速度分量值，确定出重力加速度分量值矩阵；旋转矩阵表构建子单元，用于获取第一次绕基座标Z轴的旋转角度作为第二旋转角，并根据所述第一旋转角、倾斜角和第二旋转角，分别构建各旋转矩阵表；倾斜角和第一旋转角计算子单元，用于获取标准重力加速度矩阵，并根据所述重力加速度分量值矩阵和各所述旋转矩阵表，通过欧拉转换公式，计算出倾斜角和第一旋转角。
可选的，所述旋转矩阵表构建子单元，可以具体用于：根据所述倾斜角β，构建出第一旋转矩阵表
根据所述第一旋转角α，构建出第二旋转矩阵表
根据所述第二旋转角γ，构建出第三旋转矩阵表
可选的，所述倾斜角和第一旋转角计算子单元，可以具体用于：根据欧拉转换公式
计算出标准倾斜角和第一旋转角；其中，
表示标准重力加速度矩阵，g为标准重力加速度值，g＝9.80665m/s2，
表示所述重力加速度分量值矩阵，gx表示X轴的重力加速度分量值，gy表示Y轴的重力加速度分量值，以及gz表示Z轴的重力加速度分量值；根据所述X轴的重力加速度分量值和所述标准倾斜角，确定出倾斜角。
可选的，所述参数配置模块330，可以具体包括：倾斜角和第一旋转角上传单元，用于将所述倾斜角和第一旋转角上传至机械手操作控制模块；动力学模型配置单元，用于通过所述机械手操作控制模块，根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置。
可选的，所述动力学模型配置单元，可以具体用于：根据所述倾斜角和第一旋转角，确定安装姿态角；将所述安装姿态角输入至与所述工业机械手匹配的动力学模型中进行配置，确定出工业机械手对应的各关节力矩值；将各所述关节力矩值反馈给用户。
本发明实施例所提供的工业机械手的参数配置装置可执行本发明任意实施例所提供的工业机械手的参数配置方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图4示出了可以用来实施本发明的实施例四的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图4所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如工业机械手的参数配置方法。
在一些实施例中，工业机械手的参数配置方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的工业机械手的参数配置方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行工业机械手的参数配置方法。
该方法包括：获取惯性测量单元采集的惯性测量单元坐标系下各坐标轴的重力加速度分量值，作为工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值；根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与所述工业机械手匹配的倾斜角和第一旋转角；根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置，并使用配置后的所述动力学模型对所述工业机械手进行运动控制。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
实施例五
本发明实施例五还提供一种包含计算机可读存储介质，所述计算机可读指令在由计算机处理器执行时用于执行一种工业机械手的参数配置方法，该方法包括：获取惯性测量单元采集的惯性测量单元坐标系下各坐标轴的重力加速度分量值，作为工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值；根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与所述工业机械手匹配的倾斜角和第一旋转角；根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置，并使用配置后的所述动力学模型对所述工业机械手进行运动控制。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可读存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的工业机械手的参数配置方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，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)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述工业机械手的参数配置装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种工业机械手的参数配置方法，其特征在于，包括：
获取惯性测量单元采集的惯性测量单元坐标系下各坐标轴的重力加速度分量值，作为工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值；
其中，所述惯性测量单元固定安装在工业机械手的基座标系的方向上；
根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与所述工业机械手匹配的倾斜角和第一旋转角；
根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置，并使用配置后的所述动力学模型对所述工业机械手进行运动控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与所述工业机械手匹配的倾斜角和第一旋转角，包括：
根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及欧拉转换公式，计算得到工业机械手绕基座标Y轴的旋转角度作为倾斜角，以及第二次绕基座标Z轴的旋转角度作为第一旋转角。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及欧拉转换公式，计算得到工业机械手绕基座标Y轴的旋转角度作为倾斜角，以及第二次绕基座标Z轴的旋转角度作为第一旋转角，包括：
根据各坐标轴的重力加速度分量值，确定出重力加速度分量值矩阵；
获取第一次绕基座标Z轴的旋转角度作为第二旋转角，并根据所述第一旋转角、倾斜角和第二旋转角，分别构建各旋转矩阵表；
获取标准重力加速度矩阵，并根据所述重力加速度分量值矩阵和各所述旋转矩阵表，通过欧拉转换公式，计算出倾斜角和第一旋转角。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一旋转角、倾斜角和第二旋转角，分别构建各旋转矩阵表，包括：
根据所述倾斜角β，构建出第一旋转矩阵表
根据所述第一旋转角α，构建出第二旋转矩阵表
根据所述第二旋转角γ，构建出第三旋转矩阵表
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取标准重力加速度矩阵，并根据所述重力加速度分量值矩阵和各所述旋转矩阵表，通过欧拉转换公式，计算出倾斜角和第一旋转角，包括：
根据欧拉转换公式
计算出标准倾斜角和第一旋转角；
其中，
表示标准重力加速度矩阵，g为标准重力加速度值，g＝9.80665m/s2，
表示所述重力加速度分量值矩阵，gx表示X轴的重力加速度分量值，gy表示Y轴的重力加速度分量值，以及gz表示Z轴的重力加速度分量值；
根据所述X轴的重力加速度分量值和所述标准倾斜角，确定出倾斜角。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置，包括：
将所述倾斜角和第一旋转角上传至机械手操作控制模块；
通过所述机械手操作控制模块，根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过所述机械手操作控制模块，根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置，包括：
根据所述倾斜角和第一旋转角，确定安装姿态角；
将所述安装姿态角输入至与所述工业机械手匹配的动力学模型中进行配置，确定出工业机械手对应的各关节力矩值；
将各所述关节力矩值反馈给用户。
8.一种工业机械手的参数配置装置，其特征在于，包括：
重力加速度分量值获取模块，用于获取惯性测量单元采集的惯性测量单元坐标系下各坐标轴的重力加速度分量值，作为工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值；
其中，所述惯性测量单元固定安装在工业机械手的基座标系的方向上；
倾斜角和旋转角计算模块，用于根据所述工业机械手的基座标系中各坐标轴的重力加速度分量值，以及预设的坐标转换公式，计算得到与所述工业机械手匹配的倾斜角和第一旋转角；
参数配置模块，用于根据所述倾斜角和第一旋转角，对与所述工业机械手匹配的动力学模型进行配置，并使用配置后的所述动力学模型对所述工业机械手进行运动控制。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的工业机械手的参数配置方法。
10.一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存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的工业机械手的参数配置方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211506147.9A CN115771144A (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种工业机械手的参数配置方法、装置、设备及介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211506147.9A CN115771144A (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种工业机械手的参数配置方法、装置、设备及介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115771144A true CN115771144A (zh) | 2023-03-10 |
Family
ID=85390871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211506147.9A Pending CN115771144A (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种工业机械手的参数配置方法、装置、设备及介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115771144A (zh) |
-
2022
- 2022-11-28 CN CN202211506147.9A patent/CN115771144A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110567491B (zh) | 惯性导航系统的初始对准方法、装置及电子设备 | |
| CN108225370A (zh) | 一种运动姿态传感器的数据融合与解算方法 | |
| WO2024125071A1 (zh) | Gnss/ins冗余组合导航方法、模组、系统及介质 | |
| JP2019078560A (ja) | ジャイロセンサのオフセット補正装置、オフセット補正プログラム、歩行者自律航法装置 | |
| CN110044377B (zh) | 一种基于Vicon的IMU离线标定方法 | |
| CN111382701A (zh) | 动作捕捉方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质 | |
| CN117036509A (zh) | 一种联合标定方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN110487269A (zh) | Gps/ins组合导航方法、装置、存储介质与电子设备 | |
| CN115771144A (zh) | 一种工业机械手的参数配置方法、装置、设备及介质 | |
| CN110940336B (zh) | 捷联惯导仿真定位解算方法、装置及终端设备 | |
| CN115805593B (zh) | 力传感器安装信息确定方法、装置、设备和介质 | |
| CN113029136A (zh) | 定位信息处理的方法、设备、存储介质及程序产品 | |
| CN117782152A (zh) | 一种基于双机械臂的标定方法及装置 | |
| CN114596362B (zh) | 一种高点摄像头坐标计算方法、装置、电子设备及介质 | |
| CN115844381A (zh) | 一种人体动作识别方法、装置、电子设备和存储介质 | |
| CN115727871A (zh) | 一种轨迹质量检测方法、装置、电子设备和存储介质 | |
| CN115127552A (zh) | 旋转调制方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN116074434A (zh) | 终端跌落检测方法、终端及存储介质 | |
| CN114199278A (zh) | 一种低精度惯组参数估计方法、装置、设备和存储介质 | |
| CN116358606B (zh) | 惯导系统的初始粗对准方法、装置、设备及介质 | |
| CN115096304B (zh) | 延时误差修正方法、装置、电子设备和存储介质 | |
| CN114323010B (zh) | 初始特征确定方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN116380131B (zh) | 加速度计组件参数标定方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN114770598B (zh) | 水下机器人姿态估算方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN117889851A (zh) | 姿态确定方法、装置、设备及存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |