基于多个位姿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。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位姿标识，多个位姿标识包括不同的位姿标识图案，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，至少一根结构骨穿过至少一个间隔盘并且末端与固定盘固定连接；基于多个位姿标识，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至少一根结构骨的驱动信息；以及基于所获得的位姿、至少一根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，其中，力学模型基于至少一根结构骨在可形变机械臂的横截面上的分布以及至少一根结构骨的物理特性。结构骨的物理特性。结构骨的物理特性。

【技术实现步骤摘要】
基于多个位姿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]本公开属于机械臂领域，尤其涉及一种基于多个位姿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位姿标识，所述多个位姿标识包括不同的位姿标识图案，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；基于所述多个位姿标识，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：基于所述多个位姿标识的分布，确定所述多个位姿标识相对可形变机械臂的末端坐标系的Z轴的绕轴角度；以及基于所述多个位姿标识的绕轴角度，确定所述多个位姿标识相对所述可形变机械臂的末端坐标系的三维坐标。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：确定所述多个位姿标识在所述定位图像中的二维坐标；以及基于所述多个位姿标识在所述定位图像中的二维坐标和所述多个位姿标识相对所述可形变机械臂的末端坐标系的三维坐标，确定所述位姿。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：从所述定位图像中确定多个候选位姿标识；基于多个不同的位姿图案匹配模板，从所述多个候选位姿标识中识别第一位姿标识；以及以所述第一位姿标识作为起点，搜索位姿标识。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述位姿标识包括在所述位姿标识图案中的位姿标识图案角点，所述方法包括：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；确定所述像素集合中角点似然值最大的像素作为候选位姿标识图案角点；以及将所述多个不同的位姿图案匹配模板分别与所述候选位姿标识图案角点位置处的图案进行匹配，以识别所述第一位姿标识。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括：响应于匹配失败，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位姿标识图案角点。7.根据权利要求4
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6中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：以所述第一位姿标识作为起点，搜索第二位姿标识；
基于所述第一位姿标识、所述第二位姿标识，确定搜索方向；以及以所述第一位姿标识或所述第二位姿标识作为起点，在所述搜索方向上搜索位姿标识。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，以所述第一位姿标识作为起点搜索第二位姿标识包括：以所述第一位姿标识作为起点，搜索所述第二位姿标识的候选位姿标识图案角点；基于所述多个位姿标识的分布，确定第一位姿图案匹配模板和第二位姿图案匹配模板，所述第一位姿图案匹配模板和第二位姿图案匹配模板对应于与所述第一位姿标识相邻的位姿标识；以及将所述第一位姿图案匹配模板和/或所述第二位姿图案匹配模板与所述第二位姿标识的候选位姿标识图案角点位置处的图案进行匹配，以识别所述第二位姿标识。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，以所述第一位姿标识或所述第二位姿标识作为起点在所述搜索方向上搜索位姿标识包括：以所述第一位姿标识或所述第二位姿标识作为起点，搜索第三位姿标识的候选位姿标识图案角点；基于所述多个位姿标识的分布，确定第三位姿图案匹配模板，所述第三位姿图案匹配模板对应于与所述第一位姿标识相邻或与所述第二位姿标识相邻的位姿标识；以及将所述第三位姿图案匹配模板与所述第三位姿标识的候选位姿标识图案角点位置处的图案进行匹配，以识别所述第三位姿标识。10.根据权利要求7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位姿标识图案角点；以及将所述多个不同的位姿图案匹配模板分别与所述候选位姿标识图案角点位置处的图案进行匹配，以识别第一位姿标识。11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：响应于识别到的位姿标识数量小于位姿标识数量阈值，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位姿标识图案角点；以及将所述多个不同的位姿图案匹配模板分别与所述候选位姿标识图案角点位置处的图案进行匹配，以识别第一位姿标识。12.根据权利要求4
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6中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：基于所述多个位姿标识中的至少两个，确定所述多个位姿标识的排布顺序；以及基于所述多个位姿标识的排布顺序，确定所述多个位姿标识相对可形变机械臂的末端坐标系的三维坐标。13.根据权利要求1
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6中任一项所述的方法，其特征在于，所述多个位姿标识设置在所述可形变机械臂的末端的柱状部分的外表面上。14.根据权利要求1
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6中任一项所述的方法，其特征在于，所述可形变机械臂的末端的柱状部分的外表面上设置有包括所述多个位姿标识的定位标签，所述多个位姿标识包括沿柱状部分的周向分布在所述定位标签上的多个不同的位姿标识...

【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：