CN117901100A - 一种基于操作器的机器人控制方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于操作器的机器人控制方法，在操作器上设置惯性测量单元和激光定位器；分别获取惯性测量单元的加速度数据和转角数据以及激光定位器的转角数据，并进行重力加速误差和测量误差修正，得到操作器加速度信号和操作器旋转角度；基于加速度信号计算操作器速度和基于激光定位器获取操作器位置数据；分别计算前后两个时刻的操作器速度和操作器位置数据，根据前后两个时刻的操作器速度和操作器位置数据得到操作器位移信号；将操作器位移信号转化为机器人的位移指令；将操作器旋转角度转化为机器人的姿态指令。本发明同时使用惯性测量单元和激光定位器来获得操作器的加速度信号，通过两个传感器互相补偿，从而实现稳定的空间定位及导航。

Description

一种基于操作器的机器人控制方法及其系统

技术领域

本发明涉及机器人控制领域，更具体地，涉及一种基于操作器的机器人控制方法及其系统。

背景技术

随着自动化技术的发展，各种自动化辅助设备如机器人等被应用至各行各业。如在医疗行业中，有各种手术机器人等辅助设备，例如腹腔手术机器人、骨科手术机器人等。对于主从控制的机器人，需要跟踪操作者手部的运动，并将其复刻到机器人的运动上。目前现有的机器人控制器利用了操作杆控制器的各关节上的编码器和其他各类传感器进行位置和姿态信息计算，从而对机器人下达指令，完成主从运动控制。基于上述设计的操作器结构较为庞大，需要专用的控制台安置，具有不够轻便化和可移动性差的问题。同时机械式设计的操作器对于操作者来说与习惯中的握持器械进行手术操作的动作有较大差别，能够熟练掌握的学习曲线较长。

为了将操作器轻便化，现有设计一种手持式的操作器，操作其通过惯性测量单元或者红外定位其进行定位和获得运动信息，然后将运动信息转化为机器人的运动。但是使用惯性测量单元会导致较大的位移累计误差，激光定位器又受限于环境产生的激光偏移或反射，容易产生误差波动，单独使用两者的信号都会导致非正常的位移和抖动，令操作器的空间定位不够精准稳定，最终导致机器人的运动准确性下降。

发明内容

本发明为克服上述现有技术操作器空间定位不够精准稳定问题，提供一种基于操作器的机器人控制方法及其系统，同时使用惯性测量单元和激光定位器来实现操作器的准确稳定的空间定位。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于操作器的机器人控制方法，包括如下步骤：

步骤一：在操作器上设置惯性测量单元和激光定位器；

步骤二：分别获取惯性测量单元的加速度数据和转角数据以及激光定位器的转角数据，并进行重力加速误差和测量误差修正，得到操作器加速度信号u和操作器旋转角度Q_M；

步骤三：基于加速度信号u计算操作器速度U和基于激光定位器获取操作器位置数据P；

步骤四：分别计算前后两个时刻的操作器速度U和操作器位置数据P，根据前后两个时刻的操作器速度U和操作器位置数据P得到操作器位移信号ΔP；

步骤五：将操作器位移信号ΔP转化为机器人的位移指令；将操作器旋转角度Q_M转化为机器人的姿态指令。

在上述的技术方案中，首先使用激光定位器进行指令信号的计算，但考虑到：1)激光易于在玻璃或金属材质上发生折射或反射，从而导致单方面使用激光定位器进行亚毫米级别精细的机器人控制存在一定误差；2)在各种应用场景中，例如手术机器人控制，机器人的控制需要过滤人手的抖动等噪声信号，以实现安全平滑的控制。因此技术方案融合了惯性测量单元辅助激光定位器解决上述的误差及噪声问题。惯性测量单元可以通过同步捕获计算操作器速度来过滤激光反射/折射造成的瞬时定位偏移以及人手低速的抖动偏移。但惯性测量单元的计算底层为加速度信号，本身受磁场等因素干扰，存在一定误差。计算惯性测量单元的运动速度需要对加速度进行积分操作，从而进一步放大了误差。因此方案通过分别获取惯性测量单元和激光定位器的数据对操作器的加速度信号进行修正，其中通过激光定位器来修正惯性测量单元的重力加速度误差和测量误差，获得操作器更加准确的加速度信号，通过更加准确的加速度信号获得更加精准的操作器速度U，然后结合操作器速度U和操作器位置数据P来过滤掉人手抖动噪声和激光器定位受折射/反射产生的偏移误差，并计算操作器在前后两个时刻的位移信号ΔP。以操作器的位移信号ΔP为基础，将其转换为机器人的位移指令。以操作器的旋转角度也就是操作器的姿态变换为基础，将其转换为机器人的姿态指令。机器人执行位移指令和姿态指令。

优选的，在所述步骤二中，加速度信号u的公式具体如下：

式中，R_IMU表示为基于惯性测量单元的旋转矩阵；上标-1表示矩阵求逆；上标T表示矩阵求转置；u_IMU表示为惯性测量单元的加速度数据；|| ||表示求矩阵的二范数；为惯性测量单元的测量误差矩阵在惯性测量单元的加速度输出矩阵u_IMU的映射分量；R_IMUG表示为重力加速度在惯性测量单元的加速度输出矩阵u_IMU的映射分量；R_IMU表示为基于激光定位器的旋转矩阵；G_IMU为利用激光定位器姿态及惯性测量单元加速度数据求解出的重力加速度在惯性测量单元中的测量值；e表示为惯性测量单元测量误差矩阵。

优选的，惯性测量单元的旋转矩阵根据惯性测量单元的转角数据构造，具体为：

式中，α_imu,β_imu,γ_imu分别表示围绕惯性测量单元的x轴、y轴及z轴旋转的角度；

G_IMU＝ΔR^-1u_IMU ^T

ΔR＝R_IMU ^-1-R_IR ^-1

式中，R_IR为激光定位器的旋转矩阵，α_ir,β_ir,γ_ir分别表示围绕红外激光定位器的x轴、y轴及z轴旋转的角度；

e＝G_IMU-G

式中，G＝[0,0,g]^T，其中g为重力加速度。

优选的，在所述步骤三中，对加速度信号u进行滤波处理后得到u′，对u′进行累加处理得到U′，再对U′进行二次滤波得到操作器速度U。

优选的，u′的滤波方式为设置滤波阈值，设置滤波阈值与加速度信号u的不同大小对比关系与u′值的映射关系，根据输入的加速度信号u和映射关系得到u′。通过设置滤波阈值，过滤人手生理震颤的效果。

优选的，二次滤波的方式为：设置可调节阈值，设置可调节阈值与U′的大小对比关系与操作器速度U的映射关系，根据输入的U′和映射关系得到操作器速度U。通过合理地设置可调节阈值，可以有效抑制非正常的快速运动，如意外碰撞操作器、操作人员手被误碰、操作器滑落等情况。

优选的，在所述步骤四中，具体的流程为:

S4.1：在t0时刻执行步骤一至三，获得t0时刻的操作器速度U和操作器位置数据P，分别记为U_t0及P_t0；

S4.2：在t1时刻重新执行步骤一至步骤三，获得t1时刻的操作器速度U和操作器位置数据P，分别记为U_t1和P_t1；

S4.3：处理并输出t0和t1两个时刻之间的操作器位移信号ΔP，具体为：

式中，abs表示为取绝对值运算；k2表示为预设的阈值。

t0和t1两个时刻中其中一个为当前时刻，另一个可以是当前时刻的前一个时刻或后一个时刻。通过上述的公式对激光定位器位移信号的噪声过滤，避免了非正常的噪声运动信号，最终实现稳定的操作器控制效果。

优选的，在所述步骤五中，还获取机器人旋转矩阵R_R和基于操作器旋转角度Q_M构造操作器旋转矩阵R_M，利用上述旋转矩阵，将操作器的空间位置映射到机器人的坐标系中。具体地，可以实现人手以任意方式及任意姿态握持操作器，并处于激光照射的任意位置，机器人响应操作器的运动方向，始终与人手握持操作器的运动方向完全一致。从而实现了利用操作定位控制机器人的同时，避免了当握持方向与机器人运动方向不一致时，出现人机不协调的情况；

根据操作器位移信号ΔP及机器人旋转矩阵R_R，计算操作器映射到机器人坐标系下的位移指令ΔP_R：

ΔP_R＝R_R ^-1ΔP

根据操作器旋转矩阵R_M及机器人旋转矩阵R_R，计算操作器映射到机器人坐标系下的姿态指令α、β、及γ：

R_tmp＝R_R ^-1R_M

γ＝atan(-R_tmp(1,2)cos(β)R_tmp(3,3)/R_tmp(1,1)cos(α)R_tmp(2,2))

式中，R_tmp表示R_tmp矩阵；R_tmp(1,3)表示为R_tmp矩阵的第1行第3列数值；R_tmp(1,2)表示为R_tmp矩阵的第1行第2列数值；R_tmp(2,3)表示为R_tmp矩阵的第2行第3列数值；α、β、γ分别表示操作器围绕机器人坐标系的x轴、y轴及z轴旋转的角度。

优选的，机器人旋转矩阵R_R具体为：

式中，α_R,β_R,γ_R分别表示机器人基座围绕激光器基站的x轴、y轴及z轴旋转的角度；C表示为取cos；S表示为取sin。

操作器旋转矩阵R_M具体为：

式中，α_M、β_M及γ_M分别表示了操作器围绕激光器基站的x轴、y轴及z轴旋转的角度。

一种基于操作器的机器人控制系统，用于实现上述的基于操作器的机器人控制方法，包括操作器、机器人和安装于室内的激光器基站；所述操作器包括激光定位器和惯性测量单元；所述机器人也安装有激光定位器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明同时使用惯性测量单元和激光定位器来获得操作器的加速度信号，修正其中的误差值，然后基于加速度信号得到操作器的位移信号，最后通过位移信号转换为机器人的位移，通过两个传感器互相补偿，从而避免了激光器因折射/反射导致的定位误差并同时过滤因人手的抖动等产生的噪声信号。

通过操作器与机器人的坐标系转换，实现了利用操作定位控制机器人的同时，避免了当握持方向与机器人运动方向不一致时出现人机不协调的情况，保证了机器人响应操作器的运动方向，始终与人手握持操作器的运动方向完全一致。通过上述增益效果，最终实现了空间中稳定、精准及完全人机一致的定位导航效果。

附图说明

图1为本发明的一种基于操作器的机器人控制方法的流程图；

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1所示为一种基于操作器的机器人控制方法，包括如下步骤：

步骤一：在操作器上设置惯性测量单元和激光定位器；

步骤二：分别获取惯性测量单元的加速度数据(其中分别表示沿IMU当前x轴、y轴及z轴的位移加速度)和转角数据Q_IMU＝[α_imu,β_imu,γ_imu](获取惯性测量单元的转角数据也就是陀螺仪数据，表示了操作杆IMU的当前姿态角度，其中α_imu,β_imu,γ_imu分别表示围绕IMU的x轴、y轴及z轴旋转的角度)以及激光定位器的转角数据Q_IR＝[α_ir,β_ir,γ_ir](激光定位器的转角数据是欧拉角数据，表示了操作杆红外激光定位器的当前姿态角度，其中α_ir,β_ir,γ_ir分别表示围绕红外激光定位器的x轴、y轴及z轴旋转的角度)，并进行重力加速误差和测量误差修正，得到操作器加速度信号u和操作器旋转角度Q_M；

利用Q_IMU及Q_IR分别构造惯性测量单元的旋转矩阵R_I<MU及激光定位器的旋转矩阵R_IR，计算方式如下：

考虑到IMU传感器与红外激光定位器在操作杆上位于同轴，所以理论上的Q_IMU＝Q_IR，但实际上因为传感器误差，Q_IMU与Q_IR具有一定偏差。对两个矩阵的逆矩阵求差值，得到误差旋转矩阵ΔR：

ΔR＝R_IMU ^-1-R_IR ^-1

其中，上标-1表示矩阵求逆。

步骤三：考虑到IMU是惯性测量传感器，因此IMU的加速度信号实际上比红外激光定位器多出重力加速度。同时考虑到IMU的加速度信号是基于IMU当前姿态的，而红外激光定位器的加速度信号是基于水平放置的定位基站，两者在坐标系上有旋转偏差。因此可以做如下计算：

G_IMU＝ΔR^-1u_IMU ^T

其中，上标-1表示矩阵求逆，上标T表示矩阵求转置，G_IMU为利用红外激光定位器姿态及IMU加速度信号求解出的重力加速度在IMU中的测量值。

步骤四：考虑到可以通过G_IMU与真实重力加速度g的误差，观测IMU的加速度测量误差。定义一个重力加速度矩阵：G＝[0,0,g]^T，其中g为重力加速度，计算IMU测量误差矩阵e:

e＝G_IMU-G

步骤五：利用误差矩阵，修正并输出操作器当前加速度信号。修正公式如下：

式中，R_IMU表示为基于惯性测量单元的旋转矩阵；上标-1表示矩阵求逆；上标T表示矩阵求转置；u_IMU表示为惯性测量单元的加速度数据；|| ||表示求矩阵的二范数；为惯性测量单元的测量误差矩阵在惯性测量单元的加速度输出矩阵u_IMU的映射分量；R_IMUG表示为重力加速度在惯性测量单元的加速度输出矩阵u_IMU的映射分量；R_IMU表示为基于激光定位器的旋转矩阵；G_IMU为利用激光定位器姿态及惯性测量单元加速度数据求解出的重力加速度在惯性测量单元中的测量值；e表示为惯性测量单元测量误差矩阵。

步骤三：基于加速度信号u计算操作器速度U和基于激光定位器获取操作器位置数据P；在本实施例中，对加速度信号u进行滤波处理后得到u′，对u′进行累加处理得到U′，再对U′进行二次滤波得到操作器速度U。其中u′和U′均为中间值。

在实施例中，u′的滤波方式为设置滤波阈值，设置滤波阈值与加速度信号u的不同大小对比关系与u′值的映射关系，根据输入的加速度信号u和映射关系得到u′。通过设置滤波阈值，过滤人手生理震颤的效果。映射关系具体为：

式中，abs为取绝对值运算；k1为滤波阈值，本实施例中可取k1为2mm/s²。

二次滤波的方式为：设置可调节阈值，设置可调节阈值与U′的大小对比关系与操作器速度U的映射关系，根据输入的U′和映射关系得到操作器速度U。通过合理地设置可调节阈值，可以有效抑制非正常的快速运动，如意外碰撞操作器、操作人员手被误碰、操作器滑落等情况。映射关系具体为：

式中，sign表示为取符号运算，当U^′＝0时，sign(U′)＝0；k2为可调节阈值；e为自然常数；ln为以常数e为底数的对数。因为U′为累加得到，一般值较大，因此上式将U′压缩到[-ln^e+k2,+ln^e+k2]范围内，并对超过阈值k2的速度清0。通过合理地设置k2，可以有效抑制非正常的快速运动，如意外碰撞操作器、操作人员手被误碰、操作器滑落等情况，本实施例中取阈值20mm/s。

步骤四：分别计算前后两个时刻的操作器速度U和操作器位置数据P，根据前后两个时刻的操作器速度U和操作器位置数据P得到操作器位移信号ΔP；

S4.1：在t0时刻执行步骤一至三，获得t0时刻的操作器速度U和操作器位置数据P，分别记为U_t0及P_t0；

S4.2：在t1时刻重新执行步骤一至步骤三，获得t1时刻的操作器速度U和操作器位置数据P，分别记为U_t1和P_t1；

S4.3：处理并输出t0和t1两个时刻之间的操作器位移信号ΔP，具体为：

式中，abs表示为取绝对值运算；k2为可调节阈值，与上文的k2一致。

t0和t1两个时刻中其中一个为当前时刻，另一个可以是当前时刻的前一个时刻或后一个时刻。通过上述的公式对激光定位器位移信号的噪声过滤，避免了非正常的噪声运动信号，最终实现稳定的操作器控制效果。

步骤五：利用机器人上的激光定位器获取在t1时刻下，机器人相对于激光器基站的姿态Q_R＝[α_R,β_R,γ_R](表示了机器人基座的当前姿态角度，其中α_R,β_R,γ_R分别表示围绕红外激光定位器的x轴、y轴及z轴旋转的角度)，并构造如下的机器人旋转矩阵R_R：

式中，α_R,β_R,γ_R分别表示机器人围绕激光器基站的x轴、y轴及z轴旋转的角度；C表示为取cos；S表示为取sin。

根据t1时刻下的Q_IMU＝[α_imu,β_imu,γ_imu]和Q_IR＝[α_ir,β_ir,γ_ir]计算操作器旋转角度Q_M并构造操作器旋转矩阵R_M：

式中，α_M、β_M及γ_M分别表示了操作器围绕激光器基站的x轴、y轴及z轴旋转的角度。

根据操作器位移信号ΔP及机器人旋转矩阵R_R，计算操作器映射到机器人坐标系下的位移指令ΔP_R：

ΔP_R＝R_R ^-1ΔP

根据操作器旋转矩阵R_M及机器人旋转矩阵R_R，计算操作器映射到机器人坐标系下的姿态指令α、β、及γ：

R_tmp＝R_R ^-1R_M

γ＝atan(-R_tmp(1,2)cos(β)R_tmp(3,3)/R_tmp(1,1)cos(α)R_tmp(2,2))

式中，R_tmp表示R_tmp矩阵；R_tmp(1,3)表示为R_tmp矩阵的第1行第3列数值；R_tmp(1,2)表示为R_tmp矩阵的第1行第2列数值；R_tmp(2,3)表示为R_tmp矩阵的第2行第3列数值；α、β、γ分别表示操作器围绕机器人坐标系的x轴、y轴及z轴旋转的角度。

本实施例的有益效果：本发明人同时使用惯性测量单元和激光定位器来获得操作器的加速度信号，修正其中的误差值，然后基于加速度信号得到操作器的位移信号，最后通过位移信号转换为机器人的位移，通过两个传感器互相补偿，从而实现稳定的空间定位及导航。

实施例2

一种基于操作器的机器人控制系统的实施例，用于实现上述的基于操作器的机器人控制方法，包括操作器、机器人和安装于室内的激光器基站；所述操作器包括第一激光定位器和惯性测量单元；所述机器人安装有第二激光定位器。

本实施例中，机器人包括机器人基座和安装于机器人基座上的执行机器人，所述执行机器人安装有用于获取机器人基座姿态的传感器；第二激光定位器安装与所述机器人基座上。实施例1中的机器人旋转矩阵是机器人基座旋转矩阵，执行机器人通过传感器得到机器人的姿态从而执行相关的指令。

实施例3

一种存储介质，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述实施例1的一种基于操作器的机器人控制方法。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于操作器的机器人控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：在操作器上设置惯性测量单元和激光定位器；

步骤二：分别获取惯性测量单元的加速度数据和转角数据以及激光定位器的转角数据，并进行重力加速误差和测量误差修正，得到操作器加速度信号u和操作器旋转角度Q_M；

步骤三：基于加速度信号u计算操作器速度U和基于激光定位器获取操作器位置数据P；

步骤四：分别计算前后两个时刻的操作器速度U和操作器位置数据P，根据前后两个时刻的操作器速度U和操作器位置数据P得到操作器位移信号ΔP；

步骤五：将操作器位移信号ΔP转化为机器人的位移指令；将操作器旋转角度Q_M转化为机器人的姿态指令。

2.根据权利要求1所述的一种基于操作器的机器人控制方法，其特征在于，在所述步骤二中，加速度信号u的公式具体如下：

式中，R_IMU表示为基于惯性测量单元的旋转矩阵；上标-1表示矩阵求逆；上标T表示矩阵求转置；u_IMU表示为惯性测量单元的加速度数据；|| ||表示求矩阵的二范数；为惯性测量单元的测量误差矩阵在惯性测量单元的加速度输出矩阵u_IMU的映射分量；R_IMUG表示为重力加速度在惯性测量单元的加速度输出矩阵u_IMU的映射分量；R_IMU表示为基于激光定位器的旋转矩阵；G_IMU为利用激光定位器姿态及惯性测量单元加速度数据求解出的重力加速度在惯性测量单元中的测量值；e表示为惯性测量单元测量误差矩阵。

3.根据权利要求2所述的一种基于操作器的机器人控制方法，其特征在于，

惯性测量单元的旋转矩阵根据惯性测量单元的转角数据构造，具体为：

式中，α_imu，β_imu，γ_imu分别表示围绕惯性测量单元的x轴、y轴及z轴旋转的角度；

G_IMU＝ΔR^-1u_IMU ^T

ΔR＝R_IMU ^-1-R_IR ^-1

式中，R_IR为激光定位器的旋转矩阵，α_ir，β_ir，γ_ir分别表示围绕红外激光定位器的x轴、y轴及z轴旋转的角度；

e＝G_IMU-G

式中，G＝[0，0，g]^T，其中g为重力加速度。

4.根据权利要求2所述的一种基于操作器的机器人控制方法，其特征在于，在所述步骤三中，对加速度信号u进行滤波处理后得到u′，对u′进行累加处理得到U′，再对U′进行二次滤波得到操作器速度U。

5.根据权利要求4所述的一种基于操作器的机器人控制方法，其特征在于，u′的滤波方式为设置滤波阈值，设置滤波阈值与加速度信号u的不同大小对比关系与u′值的映射关系，根据输入的加速度信号u和映射关系得到u′。

6.根据权利要求4所述的一种基于操作器的机器人控制方法，其特征在于，二次滤波的方式为：设置可调节阈值，设置可调节阈值与U′的大小对比关系与操作器速度U的映射关系，根据输入的U′和映射关系得到操作器速度U。

7.根据权利要求4所述的一种基于操作器的机器人控制方法，其特征在于，在所述步骤四中，具体的流程为：

S4.1：在t0时刻执行步骤一至三，获得t0时刻的操作器速度U和操作器位置数据P，分别记为U_t0及P_t0；

S4.2：在t1时刻重新执行步骤一至步骤三，获得t1时刻的操作器速度U和操作器位置数据P，分别记为U_t1和P_t1；

S4.3：处理并输出t0和t1两个时刻之间的操作器位移信号ΔP，具体为：

式中，abs表示为取绝对值运算；k2表示为预设的阈值。

8.根据权利要求4所述的一种基于操作器的机器人控制方法，其特征在于，在所述步骤五中，还获取机器人旋转矩阵R_R和基于操作器旋转角度Q_M构造操作器旋转矩阵R_M；

根据操作器位移信号ΔP及机器人旋转矩阵R_R，计算操作器映射到机器人坐标系下的位移指令ΔP_R：

ΔP_R＝R_R ^-1ΔP

根据操作器旋转矩阵R_M及机器人旋转矩阵R_R，计算操作器映射到机器人坐标系下的姿态指令α、β、及γ：

R_tmp＝R_R ^-1R_M

γ＝atan(-R_tmp(1，2)cos(β)R_tmp(3，3)/R_tmp(1，1)cos(α)R_tmp(2，2))

式中，R_tmp表示R_tmp矩阵；R_tmp(1，3)表示为R_tmp矩阵的第1行第3列数值；R_tmp(1，2)表示为R_tmp矩阵的第1行第2列数值；R_tmp(2，3)表示为R_tmp矩阵的第2行第3列数值；α、β、γ分别表示机器人坐标系下的x轴、y轴及z轴旋转的角度。

9.根据权利要求7所述的一种基于操作器的机器人控制方法，其特征在于，机器人旋转矩阵R_R具体为：

式中，α_R，β_R，γ_R分别表示机器人围绕激光器基站的x轴、y轴及z轴旋转的角度；C表示为取cos；S表示为取sin

操作器旋转矩阵R_M具体为：

式中，α_M、β_M及γ_M分别表示了操作器围绕激光器基站的x轴、y轴及z轴旋转的角度。

10.一种基于操作器的机器人控制系统，其特征在于，用于实现权利要求1-9任一所述的基于操作器的机器人控制方法，包括操作器、机器人和安装于室内的激光器基站；所述操作器包括激光定位器和惯性测量单元；所述机器人也安装有激光定位器。