基于复合标识确定可形变机械臂的外部受力的方法及机器人系统技术方案

本公开涉及机械臂领域，公开一种确定可形变机械臂的外部受力的方法。可形变机械臂包括结构骨、固定盘及间隔盘，结构骨穿过间隔盘并且末端与固定盘固定连接。该方法包括：获取定位图像；在定位图像中，识别位于可形变机械臂的末端上的多个标识，多个标识包括多个用于标识位姿的位姿标识和至少一个用于标识位姿和角度的复合标识；基于至少一个复合标识和多个位姿标识，获得可形变机械臂的末端相对参考坐标系的位姿；获得可形变机械臂的结构骨的驱动信息；以及基于所获得的位姿、结构骨的驱动信息及可形变机械臂的力学模型，确定可形变机械臂的外部受力，该力学模型基于可形变机械臂的结构骨在可形变机械臂的横截面上的分布以及结构骨的物理特性。结构骨的物理特性。结构骨的物理特性。

【技术实现步骤摘要】
基于复合标识确定可形变机械臂的外部受力的方法及机器人系统


[0001]本公开属于机器人领域，尤其涉及一种基于复合标识确定可形变机械臂的外部受力的方法及机器人系统。

技术介绍

[0002]可形变机械臂可以广泛用于地表、地下、水下、太空和生物体内等多种环境。在执行作业时，操作者需要获取可形变机械臂所受到的外部作用力，以根据可形变机械臂所受到的外部受力进行操作。
[0003]通常，可以在可形变机械臂的末端安装力传感器，根据力传感器测量可形变机械臂的外部受力，并将可形变机械臂的外部受力反馈给操作者，指引操作者进行操作。
[0004]然而，在可形变机械臂的末端安装力传感器来测量可形变机械臂的外部受力至少存在以下技术问题：1)集成困难。力传感器占用空间较大，且需要使用线缆传输信号，而可形变机械臂及其末端设置的执行器等器械结构复杂、紧凑，在设计的过程中难以留出力传感器的集成空间。2)成本较高。可形变机械臂末端设置的执行器存在多次使用后性能下降而需要丢弃或回收的状况，而力传感器价格较高，因此难以广泛应用。3)布置灵活度较差。力传感器只能测量其所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定可形变机械臂的外部受力的方法，其特征在于，所述可形变机械臂包括至少一根结构骨、固定盘以及至少一个间隔盘，所述至少一根结构骨穿过所述至少一个间隔盘并且末端与所述固定盘固定连接，所述方法包括：获取定位图像；在所述定位图像中，识别位于所述可形变机械臂的末端上的多个标识，所述多个标识包括多个用于标识位姿的位姿标识和至少一个用于标识位姿和角度的复合标识；基于所述至少一个复合标识和所述多个位姿标识，获得所述可形变机械臂的末端相对参考坐标系的位姿；获得所述可形变机械臂的所述至少一根结构骨的驱动信息；以及基于所获得的所述位姿、所述至少一根结构骨的所述驱动信息及所述可形变机械臂的力学模型，确定所述可形变机械臂的外部受力，其中，所述力学模型基于所述可形变机械臂的所述至少一根结构骨在所述可形变机械臂的横截面上的分布以及所述至少一根结构骨的物理特性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：基于所述至少一个复合标识，确定所述至少一个复合标识和所述多个位姿标识在可形变机械臂的末端坐标系中的三维坐标。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：基于所述至少一个复合标识和所述多个位姿标识在所述定位图像中的二维坐标以及在所述可形变机械臂的末端坐标系中的三维坐标，确定所述可形变机械臂的末端坐标系相对所述参考坐标系的位姿，作为所述位姿。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：确定所述至少一个复合标识和所述多个位姿标识在标识坐标系中的三维坐标；基于所述至少一个复合标识，确定所述标识坐标系相对可形变机械臂的末端坐标系的滚转角；基于所述标识坐标系相对所述可形变机械臂的末端坐标系的滚转角以及所述至少一个复合标识和所述多个位姿标识在所述标识坐标系中的三维坐标，确定所述至少一个复合标识和所述多个位姿标识在所述可形变机械臂的末端坐标系中的三维坐标；以及基于所述至少一个复合标识和所述多个位姿标识在所述定位图像中的二维坐标以及在所述可形变机械臂的末端坐标系中的三维坐标，确定所述可形变机械臂的末端坐标系相对所述参考坐标系的位姿，作为所述位姿。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：从所述定位图像中确定多个候选标识；从所述多个候选标识中识别所述多个标识中的第一标识；以及以所述第一标识作为起点，搜索其他标识。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：响应于识别到所述复合标识，基于位姿标识图案匹配模板，识别其他标识。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述标识包括标识图案和在所述标识图案中的标识图案角点，所述方法还包括：在所述定位图像中确定感兴趣区域；
将所述感兴趣区域划分为多个子区域；确定每个所述子区域中角点似然值最大的像素以形成像素集合；确定所述多个候选标识中角点似然值最大的像素作为候选标识图案角点；以及将所述标识图案匹配模板与所述候选标识图案角点位置处的标识图案进行匹配，以识别所述第一标识。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：响应于匹配失败，确定所述像素集合中剩余像素中的角点似然值最大的像素作为候选标识图案角点。9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：以所述第一标识作为起点，搜索第二标识；基于所述第一标识、所述第二标识，确定搜索方向；以及以所述第一位姿标识或所述第二标识作为起点，在所述搜索方向上搜索标识。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：响应于搜索距离大于搜索距离阈值，确定所述像素集合中剩余像素的角点似然值最大的像素作为候选标识图案角点；以及将所述标识图案匹配模板与所述候选标识图案角点位置处的标识图案进行匹配，以识别第一标识。11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：响应于识别到的标识数量大于或等于标识数量阈值，基于识别到的标识，确定所述位姿。12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：响应于识别到的标识数量小于标识数量阈值，确定所述像素集合中剩余像素的角点似然值最大的像素作为候选标识图案角点；以及将所述标识图案匹配模板与所述候选标识图案角点位置处的标识图案进行匹配，以识别第一标识。13.根据权利要求1
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12中任一项所述的方法，所述可形变机械臂的末端的柱状部分的外表面上设置有定位标签，所述定位标签包括多个标识图案，所述多个标识图案包括多个不同的复合标识图案和多个位姿标识图案，所述多个不同的复合标识图案和所述多个位姿标识图案位于同一图案分布带。14.根据权利要求13所述的方法，所述多个标识图案中N个连续的标识图案中至少包括一个复合标识图案，其中所述复合标识图案与位姿标识图案不同，且2≤N≤4。15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述力学模型包括与所述至少一根结构骨相关的本构关系及力学平衡关系；所述本构关系包括内部受力本构关系及内部力矩本构关系，所述内部受力本构关系基于所述至少一根结构骨的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙大为，朱兰，徐凯，
申请(专利权)人：北京术锐技术有限公司，
类型：发明
国别省市：