CN117283568A - 机械臂的控制方法、装置、设备和介质 - Google Patents
机械臂的控制方法、装置、设备和介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117283568A CN117283568A CN202311499666.1A CN202311499666A CN117283568A CN 117283568 A CN117283568 A CN 117283568A CN 202311499666 A CN202311499666 A CN 202311499666A CN 117283568 A CN117283568 A CN 117283568A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pose
- mechanical arm
- target
- relative pose
- current
- 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 47
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 85
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 12
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach 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
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction 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
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明公开了一种机械臂的控制方法、装置、设备和介质，包括：确定当目标移动平台位于标准停留位置，且目标移动平台搭载的目标机械臂的机械臂末端对准工作点时，机械臂定位板与目标机械臂上的目标相机之间的标准相对位姿；当目标移动平台位于实际停留位置时，获取目标机械臂对应的当前位姿信息；根据标准相对位姿和当前位姿信息，控制机械臂末端移动到初始位姿；根据视觉伺服算法控制机械臂末端从初始位姿移动到校准位姿，以使得机械臂末端对准工作点。本发明加快了视觉伺服算法收敛得到校准位姿的速率，进一步降低控制机械臂定位对准工作点所需的耗时，提高机械臂定位的效率。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机械臂的控制方法、装置、设备和介质。
背景技术
随着自动化技术以及机器人技术的发展，越来越多的智能机器人被应用到各种的生产及加工场景中，以自动化的方式替代人工进行各种生产及加工任务，用于降低人工成本且提高生产及加工的效率。
通常情况下，智能机器人是通过机械臂来完成各种生产及加工操作，因此如何保证机械臂能够准确对准工作点以精准地实施生产及加工操作，成为了一个亟需解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种机械臂的控制方法、装置、设备和介质，以降低控制机械臂定位对准工作点所需的耗时，提高机械臂定位的效率。
根据本发明的一方面，提供了一种机械臂的控制方法，包括：
确定当目标移动平台位于标准停留位置，且所述目标移动平台搭载的目标机械臂的机械臂末端对准工作点时，机械臂定位板与所述目标机械臂上的目标相机之间的标准相对位姿；其中，所述机械臂定位板与所述工作点之间的相对位姿固定；
当所述目标移动平台位于实际停留位置时，获取所述目标机械臂对应的当前位姿信息；其中，所述当前位姿信息包括第一当前相对位姿、第二当前相对位姿和第三当前相对位姿，所述第一当前相对位姿表示所述目标机械臂的机械臂底座与所述机械臂末端之间的当前相对位姿，所述第二当前相对位姿表示所述机械臂定位板与所述目标相机之间的当前相对位姿，所述第三当前相对位姿表示所述目标相机与所述机械臂末端之间的当前相对位姿；
根据所述标准相对位姿和所述当前位姿信息，控制所述机械臂末端移动到初始位姿；
根据视觉伺服算法控制所述机械臂末端从所述初始位姿移动到校准位姿，以使得所述机械臂末端对准所述工作点。
根据本发明的另一方面，提供了一种机械臂的控制装置，包括：
标准相对位姿确定模块，用于确定当目标移动平台位于标准停留位置，且所述目标移动平台搭载的目标机械臂的机械臂末端对准工作点时，机械臂定位板与所述目标机械臂上的目标相机之间的标准相对位姿；其中，所述机械臂定位板与所述工作点之间的相对位姿固定；
当前位姿信息获取模块，用于当所述目标移动平台位于实际停留位置时，获取所述目标机械臂对应的当前位姿信息；其中，所述当前位姿信息包括第一当前相对位姿、第二当前相对位姿和第三当前相对位姿，所述第一当前相对位姿表示所述目标机械臂的机械臂底座与所述机械臂末端之间的当前相对位姿，所述第二当前相对位姿表示所述机械臂定位板与所述目标相机之间的当前相对位姿，所述第三当前相对位姿表示所述目标相机与所述机械臂末端之间的当前相对位姿；
第一控制模块，用于根据所述标准相对位姿和所述当前位姿信息，控制所述机械臂末端移动到初始位姿；
第二控制模块，用于根据视觉伺服算法控制所述机械臂末端从所述初始位姿移动到校准位姿，以使得所述机械臂末端对准所述工作点。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的机械臂的控制方法。
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机械臂的控制方法。
本发明实施例的技术方案通过先获取机械臂定位板与目标机械臂上的目标相机之间的标准相对位姿，以及目标机械臂对应的当前位姿信息，从而根据标准相对位姿和当前位姿信息，控制机械臂末端移动到初始位姿，最终再根据视觉伺服算法控制机械臂末端从初始位姿移动到校准位姿，以使得机械臂末端对准工作点，使得在运行视觉伺服算法之前，给定了一个机械臂末端的初始位姿，供视觉伺服算法能够在该初始姿态的基础上运行，从而更容易收敛得到机械臂末端的校准位姿，加快了视觉伺服算法收敛得到校准位姿的速率，进一步降低控制机械臂定位对准工作点所需的耗时，提高机械臂定位的效率。
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1A为本发明实施例一提供了一种机械臂的控制方法的流程图；
图1B为本发明实施例一提供的一种机械臂末端的示意图；
图2A为本发明实施例二提供的一种机械臂的控制方法的流程图；
图2B为本发明实施例二提供的一种机械臂控制的场景示意图；
图3为本发明实施例三提供的一种机械臂的控制装置的结构示意图；
图4是实现本发明实施例的机械臂的控制方法的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“标准”、“实际”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“初始”和“校准”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。
在现有技术中，为了让机械臂能够准确对准工作点以精准地实施生产及加工操作，往往需要专门的定位算法来引导机械臂末端到达准确的工作点。视觉伺服算法就是一种常用的定位算法，其通过计算实时画面中的特征与模板特征之间的差异，来生成机械臂的运动控制指令，以尝试消除实时画面中特征与模板特征之间的差异。
然而，视觉伺服算法具有易发散以及收敛慢的缺点，这就使得视觉伺服算法需要耗费较长的时间才可以实现对机械臂的定位，以引导机械臂末端到达准确的工作点，机械臂定位的效率较低。
实施例一
图1A为本发明实施例一提供了一种机械臂的控制方法的流程图，本实施例可适用于控制机械臂对准工作点进行生产及加工操作的情况，该方法可以由机械臂的控制装置来执行，该机械臂的控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现。如图1A所示，该方法包括：
S101、确定当目标移动平台位于标准停留位置，且目标移动平台搭载的目标机械臂的机械臂末端对准工作点时，机械臂定位板与目标机械臂上的目标相机之间的标准相对位姿。
其中，目标移动平台表示具有移动功能的设备，例如可以是具有移动功能的平板车，或者是具有移动功能的机器人等。目标移动平台上搭载有机械臂作为目标机械臂，机械臂通常指一种可编程的具有与人类手臂相似功能的机械臂，机械臂通过关节连接使其可以完成旋转运动或平移运动等等。目标移动平台与目标机械臂可以构成复合机器人结构，复合机器人表示集成移动机器人和工业机器人两项功能为一身的新型机器人，即通过目标移动平台实现移动功能，通过目标机械臂实现工业控制功能。
目标移动平台按照规划的轨迹移动到预设的停留位置，以使得目标机械臂能够在工作点执行既定操作，而预设的停留位置即标准停留位置，标准停留位置是预先根据轨迹规划算法计算得到的目标移动平台应当停留的位置，其是一个理论估值。机械臂末端可以理解为机械臂上执行既定操作具体的执行部件。
当目标移动平台位于标准停留位置时，控制目标机械臂的机械臂末端进行移动对准工作点执行既定操作。其中，工作点表示机械臂末端执行既定操作所在的位置，例如在自动上下料场景中，目标移动平台移动到上料点，通过目标机械臂的机械臂末端从上料点取物料，目标移动平台再移动到标准停留位置，通过目标机械臂的机械臂末端将物料放置于工作点中，此时工作点即为放料点。当机械臂末端能够在工作点正常执行既定操作时，则表示目标机械臂的机械臂末端已对准工作点，在S101中，可以通过人工的方式来判定机械臂末端是否已对准工作点。
机械臂定位板表示一种用于辅助对机械臂进行定位的特征板，机械臂定位板的表面可以由黑色和白色的矩形图案构成。机械臂定位板与工作点之间的相对位姿固定，即机械臂定位板与工作点之间具有固定不变的相对位置以及相对姿态。
目标机械臂搭载有目标相机，用于对机械臂定位板进行图像采集来评估目标相机与机械臂定位板之间的相对位姿，进而辅助对机械臂进行定位。目标相机与机械臂末端同属一个连接杆，可以理解的是，由于目标相机与机械臂末端同属一个连接杆，则无论该连接杆如何运动，目标相机与机械臂末端之间的相对位姿固定。进一步地，由于机械臂定位板与工作点之间的相对位姿固定，那么当人为控制机械臂末端对准工作点时，通过目标相机对机械臂定位板进行图像采集确定目标相机与机械臂定位板之间的相对位姿，作为标准相对位姿。后续则无需再依赖人工控制机械臂末端对准工作点，只需要实时通过目标相机对机械臂定位板进行图像采集，来确定目标相机与机械臂定位板之间的相对位姿，并根据目标相机与机械臂定位板之间的相对位姿移动机械臂末端，使得当目标相机与机械臂定位板之间的相对位姿等于标准相对位姿时，恰好会使得机械臂末端对准工作点。
换言之，机械臂定位板与目标机械臂上的目标相机之间的标准相对位姿，是在参数标定阶段预先人为控制机械臂末端对准工作点，并相应通过目标相机对机械臂定位板进行图像采集，进而根据采集图像确定机械臂定位板与目标相机之间的相对位姿作为标准相对位姿。供后续在实际应用阶段，利用标准相对位姿自动控制机械臂末端移动来对准工作点。
在S101的一种实施方式中，在参数标定阶段，当目标移动平台位于标准停留位置，且目标移动平台搭载的目标机械臂的机械臂末端对准工作点时，控制目标相机对机械臂定位板进行图像采集，获取标准采集图像。进而采用位姿预估算法根据标准采集图像确定机械臂定位板与目标相机之间的标准相对位姿。并且，可以将标准相对位姿在目标机械臂的存储设备中进行存储，供后续在实际应用阶段能够直接从存储设备中读取标准相对位姿进行使用。
S102、当目标移动平台位于实际停留位置时，获取目标机械臂对应的当前位姿信息。
其中，由于受到目标移动平台整体运动精度的限制，在实际应用阶段，目标移动平台并不能保证每次都精准地到达标准停留位置，其实际所停留的位置与标准停留位置之间存在偏差，而目标移动平台每次实际所停留的位置即为实际停留位置。
当前位姿信息包括第一当前相对位姿，第一当前相对位姿表示目标机械臂的机械臂底座与机械臂末端之间的当前相对位姿。其中，机械臂底座表示设置在目标移动平台表面，用于固定目标机械臂的底座。第一当前相对位姿可以根据目标机械臂搭载的位姿传感器来获取，例如通过陀螺仪和GPS等设备获取机械臂底座和机械臂末端的当前位姿，进而确定第一当前相对位姿。
当前位姿信息还包括第二当前相对位姿，第二当前相对位姿表示机械臂定位板与目标相机之间的当前相对位姿。第二当前相对位姿是在实际应用阶段，通过目标相机对机械臂定位板进行图像采集，获取当前采集图像，进而采用位姿预估算法根据当前采集图像确定机械臂定位板与目标相机之间的相对位姿作为第二当前相对位姿。
当前位姿信息还包括第三当前相对位姿，第三当前相对位姿表示目标相机与机械臂末端之间的当前相对位姿。第三当前相对位姿可以根据目标机械臂搭载的位姿传感器来获取，例如通过陀螺仪和GPS等设备获取目标相机和机械臂末端的当前位姿，进而确定第三当前相对位姿。
本实施例仅是提出了获取第一当前相对位姿、第二当前相对位姿和第三当前相对位姿的可选方式，而并不是对获取第一当前相对位姿、第二当前相对位姿和第三当前相对位姿的方式进行限定，凡是能够获取第一当前相对位姿、第二当前相对位姿和第三当前相对位姿的方式均处于本实施例的保护范围中。
在S102的一种实施方式中，当目标移动平台移动到实际停留位置时，获取在目标移动平台位于实际停留位置时，目标机械臂对应的第一当前相对位姿、第二当前相对位姿和第三当前相对位姿。
S103、根据标准相对位姿和当前位姿信息，控制机械臂末端移动到初始位姿。
在S103的一种实施方式中，根据第一当前相对位姿、第二当前相对位姿、第三当前相对位姿和标准相对位姿，执行矩阵相乘操作，并根据矩阵相乘结果确定机械臂底座与机械臂末端之间的待调整相对位姿，由于机械臂底座的当前位姿是固定的，因此根据待调整相对位姿和机械臂底座的当前位姿，确定机械臂末端应当调整到的待调整位姿作为初始位姿。基于初始位姿控制机械臂末端进行移动，并实时判断机械臂末端的当前位姿是否与初始位姿相同，若是则停止对机械臂末端的控制。
初始位姿表示通过上述矩阵相乘操作对机械臂末端的粗定位结果，即控制机械臂末端移动到初始位姿时，机械臂末端近乎对准了工作点，该方法简单快速，仅需要进行矩阵相乘操作便可以一次性求出机械臂末端应当调整的初始位姿。但是，受到机械臂本身的精度和目标相机标定精度的影响，此时机械臂末端的初始位姿并不是一个理想位姿，即在初始位姿下并不能保证机械臂末端能够完全对准工作点。考虑到后续还可以继续通过视觉伺服算法来对机械臂末端进行精定位，因此基于矩阵相乘操作得到的初始位姿可以是一个很好的视觉伺服算法初始值，这样便为整个的定位过程节省了大量时间，同时可以让基于视觉伺服算法的精定位更好的收敛到校准位姿。
S104、根据视觉伺服算法控制机械臂末端从初始位姿移动到校准位姿，以使得机械臂末端对准工作点。
其中，视觉伺服算法表示使用闭环控制环节中的计算机视觉数据来控制机器人运动的算法。在经过基于上述矩阵相乘操作对机械臂末端进行粗定位后，机械臂末端的初始位姿已经接近能够对准工作点的理想位姿，这时可以采用视觉伺服算法的精定位让机械臂末端运动至理想位姿，即校准位姿。
在S104的一种实施方式中，采用基于图像特征的视觉伺服算法，控制机械臂末端在初始位姿状态进行移动，并实时通过目标相机采集机械臂定位板的当前采集图像并提取当前图像特征坐标，以让当前图像特征坐标逐渐逼近标准图像特征坐标，当当前图像特征坐标与标准图像特征坐标之间的特征偏差小于设定阈值时，表示机械臂末端的当前位姿已经使得机械臂末端完全对准工作点，进而停止基于图像特征的视觉伺服算法，并将机械臂末端的当前位姿作为校准位姿。
标准图像特征坐标表示当目标移动平台位于标准停留位置，且目标移动平台搭载的目标机械臂的机械臂末端对准工作点时，通过目标相机采集机械臂定位板的标准采集图像并提取到的图像特征坐标。
现有技术单纯采用视觉伺服算法来控制机械臂末端到达准确的工作点，存在易发散以及收敛慢的缺点，而本发明设计了一种混合的定位方案，也即在运行视觉伺服算法之前，给定了一个机械臂末端的初始位姿，供视觉伺服算法能够在该初始姿态的基础上运行，从而更容易收敛得到机械臂末端的校准位姿，加快了视觉伺服算法收敛得到校准位姿的速率，进一步降低控制机械臂定位对准工作点所需的耗时，提高机械臂定位的效率。
可选的，机械臂末端表示机械臂末端法兰的中心位置。
图1B为本发明实施例一提供的一种机械臂末端的示意图，如图1B所示，10表示机械臂末端法兰，而机械臂末端法兰的中心位置11则可以看作为机械臂末端。
通过设置机械臂末端表示机械臂末端法兰的中心位置，从而进一步对机械臂末端的具体位置进行了限定，使得机械臂末端的相关位姿能够准确地获取。
实施例二
图2A为本发明实施例二提供的一种机械臂的控制方法的流程图，本实施例对上述实施例进行进一步优化与扩展，并可以与上述各个可选实施方式进行结合。如图2A所示，该方法包括：
S201、当目标移动平台位于标准停留位置，且目标移动平台搭载的目标机械臂的机械臂末端对准工作点时，控制目标相机对机械臂定位板进行图像采集，获取标准采集图像。
在S201的一种实施方式中，当目标移动平台位于标准停留位置，且目标移动平台搭载的目标机械臂的机械臂末端对准工作点时，开启目标相机工作对机械臂定位板进行图像采集，并将采集到的图像作为标准采集图像。
S202、确定机械臂定位板中的特征点在标准采集图像中二维图像坐标，以及特征点在世界坐标系下的三维世界坐标，并根据二维图像坐标以及三维世界坐标确定目标相机的相机位姿。
其中，特征点表示图像中具有鲜明特征并能够反映图像本质特征的点。
在S202的一种实施方式中，采用特征点提取算法对标准采集图像进行特征点提取，提取机械臂定位板中的特征点在标准采集图像中二维图像坐标。由于机械臂定位板在世界坐标系下的位姿是固定的，因此可以根据机械臂定位板在世界坐标系下的位姿，直接确定机械臂定位板的特征点在世界坐标系下的三维世界坐标。
进而根据目标相机的内参、所述二维图像坐标和所述三维世界坐标，采用PnP算法计算目标相机的外参即目标相机的相机位姿。
可选的，特征点为角点，特征点的数量为四个。
其中，角点表示多条轮廓线之间的交点。将特征点的数据设置为四个，即选取机械臂定位板中矩形图案的各角点作为特征点。
通过设置特征点为角点，由于角点容易被识别的特性，从而可以优化整个定位过程的效率，提高定位速度；通过设置特征点的数量为四个，使得特征点的数量适中，将后续流程的计算效率以及精准度之间做到了平衡。
S203、根据相机位姿以及机械臂定位板的定位板位姿，确定标准相对位姿。
在S203的一种实施方式中，根据目标相机的相机位姿以及机械臂定位板的定位板位姿，进行相对位姿计算，并根据相对位姿计算结果确定标准相对位姿。
通过当目标移动平台位于标准停留位置，且目标移动平台搭载的目标机械臂的机械臂末端对准工作点时，控制目标相机对机械臂定位板进行图像采集，获取标准采集图像；确定机械臂定位板中的特征点在标准采集图像中二维图像坐标，以及特征点在世界坐标系下的三维世界坐标，并根据二维图像坐标以及三维世界坐标确定目标相机的相机位姿；根据相机位姿以及机械臂定位板的定位板位姿，确定标准相对位姿，从而实现了对于目标相机和机械臂定位板之间标准相对位姿的估计，起到了参数标定的效果，为后续基于标准相对位姿进行初始姿态的估计，奠定了数据基础。
S204、当目标移动平台位于实际停留位置时，获取目标机械臂对应的当前位姿信息。
其中，当前位姿信息包括第一当前相对位姿、第二当前相对位姿和第三当前相对位姿，第一当前相对位姿表示目标机械臂的机械臂底座与机械臂末端之间的当前相对位姿，第二当前相对位姿表示机械臂定位板与目标相机之间的当前相对位姿，第三当前相对位姿表示目标相机与机械臂末端之间的当前相对位姿。
S205、根据标准相对位姿和当前位姿信息，确定机械臂底座与机械臂末端之间的待调整相对位姿；根据待调整相对位姿以及机械臂底座的当前位姿，确定机械臂末端的待调整位姿作为初始位姿。
其中，待调整相对位姿表示将机械臂底座与机械臂末端之间的当前相对位姿期望调整到的相对位姿。
在S205的一种实施方式中，根据第一当前相对位姿、第二当前相对位姿、第三当前相对位姿和标准相对位姿，执行矩阵相乘操作，并根据矩阵相乘结果确定机械臂底座与机械臂末端之间的待调整相对位姿。由于机械臂底座的当前位姿是固定的，因此根据待调整相对位姿和机械臂底座的当前位姿，确定机械臂末端应当调整到的待调整位姿作为初始位姿。
可选的，根据标准相对位姿和当前位姿信息，确定机械臂底座与机械臂末端之间的待调整相对位姿，包括：
确定第一当前相对位姿对应的第一位姿矩阵、第二当前相对位姿对应的第二位姿矩阵、第三当前相对位姿对应的第三位姿矩阵、以及标准相对位姿对应的第四位姿矩阵；根据第一位姿矩阵、第二位姿矩阵、第三位姿矩阵和第四位姿矩阵进行矩阵相乘，并根据矩阵相乘结果确定待调整相对位姿。
其中，第一位姿矩阵即第一当前相对位姿的矩阵表示，第二位姿矩阵即第二当前相对位姿的矩阵表示，第三位姿矩阵即第三当前相对位姿的矩阵表示，第四位姿矩阵即标准相对位姿的矩阵表示。
具体的，按照预设的计算顺序依次将第一位姿矩阵、第二位姿矩阵、第三位姿矩阵和第四位姿矩阵进行矩阵相乘，并将矩阵相乘得到的矩阵表示作为待调整相对位姿。
通过确定第一当前相对位姿对应的第一位姿矩阵、第二当前相对位姿对应的第二位姿矩阵、第三当前相对位姿对应的第三位姿矩阵、以及标准相对位姿对应的第四位姿矩阵；根据第一位姿矩阵、第二位姿矩阵、第三位姿矩阵和第四位姿矩阵进行矩阵相乘，并根据矩阵相乘结果确定待调整相对位姿，从而仅需要进行矩阵相乘操作便可以一次性求出待调整相对位姿，实现了简单快速得到待调整相对位姿的效果，提高了整个定位流程的效率。
可选的，采用如下公式确定待调整相对位姿：
其中，Tt2表示待调整相对位姿对应的位姿矩阵，Tt1表示第一位姿矩阵，Tc表示第三位姿矩阵，Ta表示第二位姿矩阵，To表示第四位姿矩阵。
通过采用如下公式确定待调整相对位姿：从而给出了一种通过矩阵相乘操作便可确定待调整相对位姿的具体执行方式，具有简单快速实现确定待调整相对位姿的效果。
S206、根据初始位姿控制机械臂末端进行移动。
在一种实施方式中，控制机械臂末端进行移动直至机械臂末端的位姿等于初始位姿为止。
通过根据标准相对位姿和当前位姿信息，确定机械臂底座与机械臂末端之间的待调整相对位姿；根据待调整相对位姿以及机械臂底座的当前位姿，确定机械臂末端的待调整位姿作为初始位姿；根据初始位姿控制机械臂末端进行移动，从而在运行视觉伺服算法之前，给定了一个机械臂末端的初始位姿，使得后续视觉伺服算法能够在该初始姿态的基础上运行，从而更容易收敛得到机械臂末端的校准位姿。
S207、根据视觉伺服算法控制机械臂末端从初始位姿移动到校准位姿，以使得机械臂末端对准工作点。
图2B为本发明实施例二提供的一种机械臂控制的场景示意图，如图2B所示，20表示目标机械臂，21表示机械臂底座，22表示目标相机，23表示机械臂末端，24表示目标移动平台，25表示机械臂定位板，26表示工作点。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种机械臂的控制装置的结构示意图。
如图3所示，该装置包括：
标准相对位姿确定模块31，用于确定当目标移动平台位于标准停留位置，且目标移动平台搭载的目标机械臂的机械臂末端对准工作点时，机械臂定位板与目标机械臂上的目标相机之间的标准相对位姿；其中，机械臂定位板与工作点之间的相对位姿固定；
当前位姿信息获取模块32，用于当目标移动平台位于实际停留位置时，获取目标机械臂对应的当前位姿信息；其中，当前位姿信息包括第一当前相对位姿、第二当前相对位姿和第三当前相对位姿，第一当前相对位姿表示目标机械臂的机械臂底座与机械臂末端之间的当前相对位姿，第二当前相对位姿表示机械臂定位板与目标相机之间的当前相对位姿，第三当前相对位姿表示目标相机与机械臂末端之间的当前相对位姿；
第一控制模块33，用于根据标准相对位姿和当前位姿信息，控制机械臂末端移动到初始位姿；
第二控制模块34，用于根据视觉伺服算法控制机械臂末端从初始位姿移动到校准位姿，以使得机械臂末端对准工作点。
可选的，第一控制模块33，具体用于：
根据标准相对位姿和当前位姿信息，确定机械臂底座与机械臂末端之间的待调整相对位姿；
根据待调整相对位姿以及机械臂底座的当前位姿，确定机械臂末端的待调整位姿作为初始位姿；
根据初始位姿控制机械臂末端进行移动。
可选的，第一控制模块33，具体还用于：
确定第一当前相对位姿对应的第一位姿矩阵、第二当前相对位姿对应的第二位姿矩阵、第三当前相对位姿对应的第三位姿矩阵、以及标准相对位姿对应的第四位姿矩阵；
根据第一位姿矩阵、第二位姿矩阵、第三位姿矩阵和第四位姿矩阵进行矩阵相乘，并根据矩阵相乘结果确定待调整相对位姿。
可选的，第一控制模块33，具体还用于：
采用如下公式确定待调整相对位姿：
其中，Tt2表示待调整相对位姿对应的位姿矩阵，Tt1表示第一位姿矩阵，Tc表示第三位姿矩阵，Ta表示第二位姿矩阵，To表示第四位姿矩阵。
可选的，第一控制模块33，具体还用于：
当目标移动平台位于标准停留位置，且目标移动平台搭载的目标机械臂的机械臂末端对准工作点时，控制目标相机对机械臂定位板进行图像采集，获取标准采集图像；
确定机械臂定位板中的特征点在标准采集图像中二维图像坐标，以及特征点在世界坐标系下的三维世界坐标，并根据二维图像坐标以及三维世界坐标确定目标相机的相机位姿；
根据相机位姿以及机械臂定位板的定位板位姿，确定标准相对位姿。
可选的，特征点为角点，特征点的数量为四个。
可选的，机械臂末端表示机械臂末端法兰的中心位置。
本发明实施例所提供的机械臂的控制装置可执行本发明任意实施例所提供的机械臂的控制方法，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的电子设备40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40包括至少一个处理器41，以及与至少一个处理器41通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)42、随机访问存储器(RAM)43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41可以根据存储在只读存储器(ROM)42中的计算机程序或者从存储单元48加载到随机访问存储器(RAM)43中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 43中，还可存储电子设备40操作所需的各种程序和数据。处理器41、ROM 42以及RAM 43通过总线44彼此相连。输入/输出(I/O)接口45也连接至总线44。
电子设备40中的多个部件连接至I/O接口45，包括：输入单元46，例如键盘、鼠标等；输出单元47，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元48，例如磁盘、光盘等；以及通信单元49，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元49允许电子设备40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41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41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41执行上文所描述的各个方法和处理，例如机械臂的控制方法。
在一些实施例中，机械臂的控制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48。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 42和/或通信单元49而被载入和/或安装到电子设备40上。当计算机程序加载到RAM 43并由处理器41执行时，可以执行上文描述的机械臂的控制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器41可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行机械臂的控制方法。
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、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(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。
Claims (10)
1.一种机械臂的控制方法，其特征在于，包括：
确定当目标移动平台位于标准停留位置，且所述目标移动平台搭载的目标机械臂的机械臂末端对准工作点时，机械臂定位板与所述目标机械臂上的目标相机之间的标准相对位姿；其中，所述机械臂定位板与所述工作点之间的相对位姿固定；
当所述目标移动平台位于实际停留位置时，获取所述目标机械臂对应的当前位姿信息；其中，所述当前位姿信息包括第一当前相对位姿、第二当前相对位姿和第三当前相对位姿，所述第一当前相对位姿表示所述目标机械臂的机械臂底座与所述机械臂末端之间的当前相对位姿，所述第二当前相对位姿表示所述机械臂定位板与所述目标相机之间的当前相对位姿，所述第三当前相对位姿表示所述目标相机与所述机械臂末端之间的当前相对位姿；
根据所述标准相对位姿和所述当前位姿信息，控制所述机械臂末端移动到初始位姿；
根据视觉伺服算法控制所述机械臂末端从所述初始位姿移动到校准位姿，以使得所述机械臂末端对准所述工作点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述标准相对位姿和所述当前位姿信息，控制所述机械臂末端移动到初始位姿，包括：
根据所述标准相对位姿和所述当前位姿信息，确定所述机械臂底座与所述机械臂末端之间的待调整相对位姿；
根据所述待调整相对位姿以及所述机械臂底座的当前位姿，确定所述机械臂末端的待调整位姿作为所述初始位姿；
根据所述初始位姿控制所述机械臂末端进行移动。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述标准相对位姿和所述当前位姿信息，确定所述机械臂底座与所述机械臂末端之间的待调整相对位姿，包括：
确定所述第一当前相对位姿对应的第一位姿矩阵、所述第二当前相对位姿对应的第二位姿矩阵、所述第三当前相对位姿对应的第三位姿矩阵、以及所述标准相对位姿对应的第四位姿矩阵；
根据所述第一位姿矩阵、所述第二位姿矩阵、所述第三位姿矩阵和所述第四位姿矩阵进行矩阵相乘，并根据矩阵相乘结果确定所述待调整相对位姿。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一位姿矩阵、所述第二位姿矩阵、所述第三位姿矩阵和所述第四位姿矩阵进行矩阵相乘，并根据矩阵相乘结果确定所述待调整相对位姿，包括：
采用如下公式确定所述待调整相对位姿：
其中，所述Tt2表示所述待调整相对位姿对应的位姿矩阵，所述Tt1表示所述第一位姿矩阵，所述Tc表示所述第三位姿矩阵，所述Ta表示所述第二位姿矩阵，所述To表示所述第四位姿矩阵。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定当目标移动平台位于标准停留位置，且所述目标移动平台搭载的目标机械臂的机械臂末端对准工作点时，机械臂定位板与所述目标机械臂上的目标相机之间的标准相对位姿，包括：
当目标移动平台位于标准停留位置，且所述目标移动平台搭载的目标机械臂的机械臂末端对准工作点时，控制所述目标相机对所述机械臂定位板进行图像采集，获取标准采集图像；
确定所述机械臂定位板中的特征点在所述标准采集图像中二维图像坐标，以及所述特征点在世界坐标系下的三维世界坐标，并根据所述二维图像坐标以及所述三维世界坐标确定所述目标相机的相机位姿；
根据所述相机位姿以及所述机械臂定位板的定位板位姿，确定所述标准相对位姿。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述特征点为角点，所述特征点的数量为四个。
7.根据权利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于，所述机械臂末端表示机械臂末端法兰的中心位置。
8.一种机械臂的控制装置，其特征在于，包括：
标准相对位姿确定模块，用于确定当目标移动平台位于标准停留位置，且所述目标移动平台搭载的目标机械臂的机械臂末端对准工作点时，机械臂定位板与所述目标机械臂上的目标相机之间的标准相对位姿；其中，所述机械臂定位板与所述工作点之间的相对位姿固定；
当前位姿信息获取模块，用于当所述目标移动平台位于实际停留位置时，获取所述目标机械臂对应的当前位姿信息；其中，所述当前位姿信息包括第一当前相对位姿、第二当前相对位姿和第三当前相对位姿，所述第一当前相对位姿表示所述目标机械臂的机械臂底座与所述机械臂末端之间的当前相对位姿，所述第二当前相对位姿表示所述机械臂定位板与所述目标相机之间的当前相对位姿，所述第三当前相对位姿表示所述目标相机与所述机械臂末端之间的当前相对位姿；
第一控制模块，用于根据所述标准相对位姿和所述当前位姿信息，控制所述机械臂末端移动到初始位姿；
第二控制模块，用于根据视觉伺服算法控制所述机械臂末端从所述初始位姿移动到校准位姿，以使得所述机械臂末端对准所述工作点。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的机械臂的控制方法。
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中任一项所述的机械臂的控制方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311499666.1A CN117283568A (zh) | 2023-11-10 | 2023-11-10 | 机械臂的控制方法、装置、设备和介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311499666.1A CN117283568A (zh) | 2023-11-10 | 2023-11-10 | 机械臂的控制方法、装置、设备和介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117283568A true CN117283568A (zh) | 2023-12-26 |
Family
ID=89240947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311499666.1A Pending CN117283568A (zh) | 2023-11-10 | 2023-11-10 | 机械臂的控制方法、装置、设备和介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117283568A (zh) |
-
2023
- 2023-11-10 CN CN202311499666.1A patent/CN117283568A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11498220B2 (en) | Control system and control method | |
| CN113319859B (zh) | 一种机器人示教方法、系统、装置及电子设备 | |
| CN110232710B (zh) | 基于三维相机的物品定位方法、系统及设备 | |
| CN115194769A (zh) | 坐标系校准方法、装置、机器人和存储介质 | |
| CN113172636B (zh) | 一种自动手眼标定方法、装置及存储介质 | |
| CN116833606A (zh) | 一种焊接方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN117283568A (zh) | 机械臂的控制方法、装置、设备和介质 | |
| CN114734444B (zh) | 一种目标定位方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| JP2778430B2 (ja) | 視覚に基く三次元位置および姿勢の認識方法ならびに視覚に基く三次元位置および姿勢の認識装置 | |
| CN115984241A (zh) | 涂胶检测方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN115773759A (zh) | 自主移动机器人的室内定位方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN113628284B (zh) | 位姿标定数据集生成方法、装置、系统、电子设备及介质 | |
| CN113516013B (zh) | 目标检测方法、装置、电子设备、路侧设备和云控平台 | |
| CN112991463A (zh) | 相机标定方法、装置、设备、存储介质和程序产品 | |
| CN115805394B (zh) | 钢筋焊接定位方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN110595480A (zh) | 一种导航方法、装置、设备和存储介质 | |
| CN115284297B (zh) | 工件定位方法、机器人及机器人作业方法 | |
| CN115077494B (zh) | 一种三维模型校正方法、装置、设备、介质及系统 | |
| CN115546348B (zh) | 一种机器人建图方法、装置、机器人及存储介质 | |
| CN113012281B (zh) | 人体模型的确定方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN116147585A (zh) | 机器人的真实轨迹的获取方法、装置、设备及介质 | |
| CN118061205B (zh) | 一种移动机器人控制方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN117444970A (zh) | 一种机械臂移动控制方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN115601522A (zh) | 变电站实景模型生成方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN116399310A (zh) | 放样方法、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 |