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。设备及计算机可读存储介质。设备及计算机可读存储介质。
【技术实现步骤摘要】
球形姿态控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质
[0001]本申请涉及自动控制
，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。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
技术实现思路
[0004]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。
[0005]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：
[0006]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；
[0007]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；
[0008]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。
[0009]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。
[0010]可选的，所述目标旋转轴穿过所述球形夹持机构的球心。
[0011]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。
[0012]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：
[0013]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。
[0014]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：
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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：
[0018]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；
[0019]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；
[0020]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。
[0021]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。
[0022]可选的，所述目标旋转轴穿过所述球形夹持机构的球心。
[0023]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。
[0024]可选的，所述电机转速确定单元，包括：
[0025]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；
[0026]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。
[0027]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。
[0028]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。
[0029]第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器；
[0030]所述存储器，用于存储计算机程序；
[0031]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。
[0032]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。
[0033]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本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
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...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨天奇，翟鹏飞，李波，段三军，宋策，
申请(专利权)人：北京特种机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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