机械臂安装角度标定方法、装置、安装控制装置和介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种机械臂安装角度标定方法、装置、机械臂的安装控制装置和存储介质，机械臂安装角度标定方法包括：调节机械臂的末端法兰至预设朝向状态；基于所述机械臂的当前姿态，以及所述机械臂的末端法兰与基座之间的姿态变化矩阵关系，确定所述机械臂的安装倾斜角和安装旋转角。本发明专利技术技术方案，解决了如何确定机械臂侧装状态下的安装角度的问题。定机械臂侧装状态下的安装角度的问题。定机械臂侧装状态下的安装角度的问题。

【技术实现步骤摘要】
机械臂安装角度标定方法、装置、安装控制装置和介质


[0001]本专利技术涉及机械臂
，特别涉及一种机械臂安装角度标定方法、装置、安装控制装置和介质。

技术介绍

[0002]机械臂在非水平面安装(侧装)时，机械臂基于当前基坐标系的重力方向会发生改变，由于不知道机械臂侧装的安装角度，无法得到机械臂侧装状态下的重力方向，使得无法正常进行拖动示教、碰撞检测、伺服力矩前馈补偿等处理。
[0003]如图1a至图1c所示，图1a是机械臂在水平面安装(正装)时的状态图，图1b是图1a所示状态的机械臂绕X0轴旋转安装倾斜角后的状态图，图1c是图1b所示状态的机械臂绕Z1轴旋转安装旋转角后的状态图，也即是机械臂侧装状态图；图1a至图1c示出了机械臂由正装状态到侧装状态的变化过程。可见，机械臂任何侧装状态下的安装角度，均可由不同角度的安装倾斜角和安装旋转角进行表征。因此，只需确定机械臂侧装的安装倾斜角和安装旋转角，即可确定机械臂侧装状态下的重力方向。然而，如何确定机械臂侧装状态的安装倾斜角和安装旋转角成为亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种机械臂安装角度标定方法，旨在解决如何确定机械臂侧装状态的安装倾斜角和安装旋转角的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出的机械臂安装角度标定方法，包括：
[0006]调节机械臂的末端法兰至预设朝向状态；
[0007]基于机械臂的当前姿态，以及机械臂的末端法兰与基座之间的姿态变化矩阵关系，确定机械臂的安装倾斜角和安装旋转角。
[0008]其中，基于机械臂的当前姿态，以及机械臂的末端法兰与基座之间的姿态变化矩阵关系，确定机械臂的安装倾斜角和安装旋转角的步骤，包括：
[0009]获取机械臂的法兰坐标系到其当前基坐标系的第一姿态变化矩阵；
[0010]根据末端法兰的当前朝向状态，确定法兰坐标系到机械臂的正装基坐标系的第二姿态变化矩阵中的已知元素列的位置及各元素值；
[0011]根据第一姿态变化矩阵、确定的已知元素列的位置及各元素值及预设的姿态变化矩阵函数，结合机器人学中的姿态变化矩阵转换关系式，计算出安装倾斜角和安装旋转角，其中，预设的姿态变化矩阵函数为当前基坐标系到正装基坐标系的转换矩阵。
[0012]其中，根据末端法兰的当前朝向状态，确定法兰坐标系到机械臂的正装基坐标系的第二姿态变化矩阵中的已知元素列的位置及各元素值的步骤，包括：
[0013]根据预先确定的朝向状态与元素列数据的映射关系，确定末端法兰的当前朝向状态所对应的元素列的位置及各元素值。
[0014]其中，姿态变化矩阵转换关系式为：第二姿态变化矩阵等于预设的姿态变化矩阵
函数与第一姿态变化矩阵之积。
[0015]其中，预设朝向包括朝向正装基坐标系的Z轴正向、Z轴负向、X轴正向、X轴负向、Y轴正向和Y轴负向。
[0016]本专利技术进一步提出一种机械臂安装角度标定装置，包括：
[0017]调节模块，用于调节机械臂的末端法兰至预设朝向状态；
[0018]确定模块，用于基于机械臂的当前姿态，以及机械臂的末端法兰与基座之间的姿态变化矩阵关系，确定机械臂的安装倾斜角和安装旋转角。
[0019]其中，确定模块包括：
[0020]获取子模块，用于获取机械臂的法兰坐标系到其当前基坐标系的第一姿态变化矩阵；
[0021]确定子模块，用于根据末端法兰的当前朝向状态，确定法兰坐标系到机械臂的正装基坐标系的第二姿态变化矩阵中的已知元素列的位置及各元素值；
[0022]计算子模块，用于根据第一姿态变化矩阵、确定的已知元素列的位置及各元素值及预设的姿态变化矩阵函数，结合机器人学中的姿态变化矩阵转换关系式，计算出安装倾斜角和安装旋转角，其中，预设的姿态变化矩阵函数为当前基坐标系到正装基坐标系的转换矩阵。
[0023]其中，预设朝向包括朝向正装基坐标系的Z轴正向、Z轴负向、X轴正向、X轴负向、Y轴正向和Y轴负向。
[0024]本专利技术进一步还提出一种机械臂的安装控制装置，包括：
[0025]至少一个处理器；以及，
[0026]与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0027]存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序指令，计算机程序指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的机械臂安装角度标定方法。
[0028]本专利技术进一步还提出一种存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的机械臂安装角度标定方法。
[0029]本专利技术技术方案，通过先将机械臂的末端法兰调节至预设朝向状态，再基于机械臂的当前姿态，利用机械臂的各关节的姿态信息，可确定的末端法兰与基座之间的姿态变化矩阵关系中的相关姿态变化矩阵的已知元素项，以进而确定出该相关姿态变化矩阵中的安装倾斜角和安装旋转角这两个未知项，即求得了机械臂侧装状态下的安装角度。
附图说明
[0030]图1a为机械臂在水平面安装时的状态图；
[0031]图1b为图1a所示状态的机械臂绕X0轴旋安装倾斜角后的状态图；
[0032]图1c为图1b所示状态的机械臂绕Z1轴旋转安装旋转角后的状态图；
[0033]图2为本专利技术一实施例中的机械臂安装角度标定方法的流程示意图；
[0034]图3为本专利技术一实施例中的机械臂安装角度标定方法的流程示意图；
[0035]图4为本专利技术一实施例中的机械臂安装角度标定装置的功能模块示意图；
[0036]图5为本专利技术一实施例中的机械臂安装角度标定装置的功能模块示意图；
[0037]图6为本专利技术实施例方案涉及的硬件运行环境中机械臂的安装控制装置的结构示
意图。
具体实施方式
[0038]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]本专利技术提出一种机械臂安装角度标定方法，主要应用于对机械臂侧装时的安装角度的标定。其中，机械臂侧装的定义为：在机械臂的基座安装固定后，基座处于非水平状态，而是处于倾斜状态(倾斜朝上或倾斜朝下)。
[0040]参阅图2，图2是本专利技术一实施例中的机械臂安装角度标定方法的流程示意图。
[0041]在本实施例中，机械臂安装角度标定方法，包括：
[0042]步骤S100，调节机械臂的末端法兰至预设朝向状态；
[0043]机械臂在正装时，其基座处于水平状态，此时基座坐标系为机械臂的正装基坐标系(可参考图1a)，本实施例中，预设朝向可包括朝向正装基坐标系的Z轴正向(竖直朝上)、Z轴负向(竖直朝下)、X轴正向(竖直朝前)、X轴负向(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械臂安装角度标定方法，其特征在于，包括：调节机械臂的末端法兰至预设朝向状态；基于所述机械臂的当前姿态，以及所述机械臂的末端法兰与基座之间的姿态变化矩阵关系，确定所述机械臂的安装倾斜角和安装旋转角。2.根据权利要求1所述的机械臂安装角度标定方法，其特征在于，所述基于机械臂的当前姿态，以及所述机械臂的末端法兰与基座之间的姿态变化矩阵关系，确定所述机械臂的安装倾斜角和安装旋转角的步骤，包括：获取所述机械臂的法兰坐标系到其当前基坐标系的第一姿态变化矩阵；根据所述末端法兰的当前朝向状态，确定所述法兰坐标系到所述机械臂的正装基坐标系的第二姿态变化矩阵中的已知元素列的位置及各元素值；根据所述第一姿态变化矩阵、所述确定的已知元素列的位置及各元素值及预设的姿态变化矩阵函数，结合机器人学中的姿态变化矩阵转换关系式，计算出所述安装倾斜角和安装旋转角，其中，所述预设的姿态变化矩阵函数为所述当前基坐标系到所述正装基坐标系的转换矩阵。3.根据权利要求2所述的机械臂安装角度标定方法，其特征在于，所述根据所述末端法兰的当前朝向状态，确定所述法兰坐标系到所述机械臂的正装基坐标系的第二姿态变化矩阵中的已知元素列的位置及各元素值的步骤，包括：根据预先确定的朝向状态与元素列数据的映射关系，确定所述末端法兰的当前朝向状态所对应的元素列的位置及各元素值。4.根据权利要求2所述的机械臂安装角度标定方法，其特征在于，所述姿态变化矩阵转换关系式为：所述第二姿态变化矩阵等于所述预设的姿态变化矩阵函数与所述第一姿态变化矩阵之积。5.根据权利要求1所述的机械臂安装角度标定方法，其特征在于，所述预设朝向包括朝向所述正装基坐标系的Z轴正向、Z轴负向、X轴正向、X...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄睿，郎需林，姜宇，
申请(专利权)人：深圳市越疆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：