机械臂运动可视化方法、系统、终端设备和可读存储介质技术方案

本申请涉及机械臂技术领域，公开了一种机械臂运动可视化方法、系统、终端设备和可读存储介质，该方法通过接收用户在交互界面中输入的机械臂末端期望到达的目标位置；获取该机械臂末端的可达区域，以检测所述目标位置是否有效；当为有效时，控制该机械臂末端从当前位置运动至所述目标位置，选取对应于各自运动平面的关节相关连接点及末端位置作为关键点，并可视化展示末端运动状态，通过对用户输入的目标位置进行有效检测，可以避免输入不可达的目标位置而无法控制机械臂正常运动，同时还能直观地观察到机械臂的运动状态等。地观察到机械臂的运动状态等。地观察到机械臂的运动状态等。

【技术实现步骤摘要】
机械臂运动可视化方法、系统、终端设备和可读存储介质


[0001]本申请涉及机械臂
，尤其涉及一种机械臂运动可视化方法、系统、终端设备和可读存储介质。

技术介绍

[0002]在机器人运用领域中，使用机械臂执行任务时，需要精确定位并控制机械臂的运动，而三维坐标轴可以提供准确的机械臂末端的位置信息，一般地，通过输入机械臂末端的三维坐标，进而基于逆运动学算法，计算出每个关节的角度，从而实现对机械臂的精确控制和定位。这种控制方式不仅可用于工业生产线上的自动化生产，也可用于医疗手术、物流搬运等多种领域中。
[0003]然而，在输入三维坐标时常常会遇到以下问题，如输入范围错误，即如果用户输入的坐标范围超出了机械臂的实际运动范围，或者输入的坐标值不符合机械臂的运动规律，就会导致机械臂无法正常运动或无法到达目标位置。对于市面上的机械臂，用户通常是直接利用接口进行控制，一般需要提供相应的三维坐标等信息，由于不知道什么样的范围才合理。为了避免上述问题，则通常需要查看机械臂的运动范围并对照输入，这样比较麻烦。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供一种机械臂运动可视化方法、系统、终端设备和可读存储介质。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种机械臂运动可视化方法，包括：
[0006]接收用户在交互界面中输入的机械臂末端期望到达的目标位置；
[0007]获取该机械臂末端的可达区域，以检测所述目标位置是否有效；其中，获取该机械臂末端的可达区域，包括：获取该机械臂末端在笛卡尔坐标系下第一运动平面内的第一可达区域和在笛卡尔坐标系下第二运动平面内的第二可达区域；所述第二运动平面与所述第一运动平面垂直；
[0008]当为有效时，控制该机械臂末端从当前位置运动至所述目标位置，选取对应于各自运动平面的关节相关连接点及末端位置作为关键点，并可视化展示末端运动状态；其中，可视化展示末端运动状态，包括：计算每个运动平面中各个关键点之间的连线斜率，以利用所述连线斜率描述该机械臂末端在各自运动平面内运动时的实时位姿。
[0009]在一些实施例中，所述目标位置为该机械臂末端在笛卡尔坐标系下的三维坐标；所述检测所述目标位置是否有效，包括：
[0010]检测所述三维坐标中的对应于所述第一运动平面的两个值是否位于所述第一可达区域内，以及所述三维坐标中的对应于所述第二运动平面的两个值是否位于所述第二可达区域内；
[0011]当同时满足位于对应的可达区域时，则确认所述目标位置有效。
[0012]在一些实施例中，该机械臂运动可视化方法还包括：
[0013]当存在至少一个未位于对应可达区域时，则确认所述目标位置无效；
[0014]若无效，则控制该机械臂末端保持在当前位置。
[0015]在一些实施例中，所述第一运动平面为XZ平面，所述第二运动平面为XY平面。
[0016]在一些实施例中，所述检测所述三维坐标中的对应于所述第一运动平面的两个值是否位于所述第一可达区域内，以及所述三维坐标中的对应于所述第二运动平面的两个值是否位于所述第二可达区域内时，还包括：
[0017]检测所述三维坐标中的X Z值是否位于所述第一可达区域内；
[0018]若位于，则检测所述三维坐标中的Y值是否位于所述第二可达区域内；
[0019]若超出，则控制该机械臂末端在所述第一可达区域内的坐标停留在即将超出区域边缘的一个坐标位置。
[0020]在一些实施例中，该机械臂运动可视化方法还包括：
[0021]当所述三维坐标中的XZ值位于所述第一可达区域内时，根据所述X值在所述第二可达区域内确定一条平行于Y轴的固定轴；
[0022]其中，所述固定轴用于指示该机械臂末端在不超出所述第二可达区域内的情况下对所述三维坐标中的Y值进行调整的有效范围。
[0023]在一些实施例中，所述获取该机械臂末端在笛卡尔坐标系下第一运动平面内的第一可达区域和在笛卡尔坐标系下第二运动平面内的第二可达区域，包括：
[0024]构建该机械臂的三维模型；
[0025]从所述三维模型中的机械臂基座或相距基座预设高度处选取一点作为待构建的可达区域的坐标系原点，并按照与机械臂实际尺寸呈比例缩放的原则确定该机械臂的各关节长度；
[0026]基于所述坐标系原点，根据该机械臂在笛卡尔坐标系下第一运动平面的关节限位范围，确定该机械臂末端的第一可达区域；
[0027]基于所述坐标系原点，根据该机械臂在笛卡尔坐标系下第二运动平面的关节限位范围，确定该机械臂末端的第二可达区域。
[0028]在一些实施例中，所述第一运动平面为XZ平面，所述第二运动平面为XY平面；若该机械臂包括串联的第一至第三关节，则在XZ平面内，所述关键点包括：第一关节与第二关节之间、第二关节和第三关节之间的连接点，以及末端在XZ平面的位置；
[0029]以及，在XY平面内，所述关键点包括：该机械臂的基座与第一关节之间的连接点，以及末端在XY平面的位置。
[0030]在一些实施例中，该机械臂运动可视化方法还包括：
[0031]接收用户在交互界面中输入的机械臂运行时长；
[0032]在检测到所述目标位置有效时，控制该机械臂末端按照所述运行时长从所述当前位置运动至所述目标位置。
[0033]第二方面，本申请实施例提供一种机械臂运动可视化系统，包括：
[0034]交互模块，用于接收用户在交互界面中输入的期望机械臂末端到达的目标位置；
[0035]位置检测模块，用于获取该机械臂末端的可达区域，以检测所述目标位置是否有效；
[0036]运动控制模块，用于当为有效时，控制该机械臂末端从当前位置运动至所述目标
位置，选取对应于各自运动平面的关节相关连接点及末端位置作为关键点，并可视化展示末端运动状态。
[0037]第三方面，本申请实施例提供一种终端设备，所述终端设备包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以实施所述的机械臂运动可视化方法。
[0038]第四方面，本申请实施例提供一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上执行时，实施所述的机械臂运动可视化方法。
[0039]本申请的实施例具有如下有益效果：
[0040]本申请的机械臂运动可视化方法通过接收用户在交互界面中输入的机械臂末端期望到达的目标位置，进而利用该机械臂末端的可达区域检测所述目标位置是否有效；当为有效时，控制该机械臂末端从当前位置运动至所述目标位置，选取对应于各自运动平面的关节相关连接点及末端位置作为关键点，并可视化展示末端运动状态。该方法通过在交互界面中显示机械臂的可达区域，方便用户直接观察机械臂的运动范围，可以提示并尽量避免用户输入不可达的目标位置，同时还能直观地观察到机械臂的运动状态等，其可适用于市面上机械臂相关的教学和用户操作界面等，可加深用户对机械臂的运动控制过程的理解等。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械臂运动可视化方法，其特征在于，包括：接收用户在交互界面中输入的机械臂末端期望到达的目标位置；获取该机械臂末端的可达区域，以检测所述目标位置是否有效；其中，获取该机械臂末端的可达区域，包括：获取该机械臂末端在笛卡尔坐标系下第一运动平面内的第一可达区域和在笛卡尔坐标系下第二运动平面内的第二可达区域；所述第二运动平面与所述第一运动平面垂直；当为有效时，控制该机械臂末端从当前位置运动至所述目标位置，选取对应于各自运动平面的关节相关连接点及末端位置作为关键点，并可视化展示末端运动状态；其中，可视化展示末端运动状态，包括：计算每个运动平面中各个关键点之间的连线斜率，以利用所述连线斜率描述该机械臂末端在各自运动平面内运动时的实时位姿。2.根据权利要求1所述的机械臂运动可视化方法，其特征在于，所述目标位置为该机械臂末端在笛卡尔坐标系下的三维坐标；所述检测所述目标位置是否有效，包括：检测所述三维坐标中的对应于所述第一运动平面的两个值是否位于所述第一可达区域内，以及所述三维坐标中的对应于所述第二运动平面的两个值是否位于所述第二可达区域内；当同时满足位于对应的可达区域时，则确认所述目标位置有效。3.根据权利要求2所述的机械臂运动可视化方法，其特征在于，还包括：当存在至少一个未位于对应可达区域时，则确认所述目标位置无效；若无效，则控制该机械臂末端保持在当前位置。4.根据权利要求1所述的机械臂运动可视化方法，其特征在于，所述第一运动平面为XZ平面，所述第二运动平面为XY平面。5.根据权利要求4所述的机械臂运动可视化方法，其特征在于，所述检测所述三维坐标中的对应于所述第一运动平面的两个值是否位于所述第一可达区域内，以及所述三维坐标中的对应于所述第二运动平面的两个值是否位于所述第二可达区域内时，还包括：检测所述三维坐标中的X Z值是否位于所述第一可达区域内；若位于，则检测所述三维坐标中的Y值是否位于所述第二可达区域内；若超出，则控制该机械臂末端在所述第一可达区域内的坐标停留在即将超出区域边缘的一个坐标位置。6.根据权利要求5所述的机械臂运动可视化方法，其特征在于，还包括：当所述三维坐标中的XZ值位于所述第一可达区域内时，根据所述X值在所述第二可达区域内确定一条平行于Y轴的固定轴；其中，所述固定轴用于指示该机械臂末端在不超出所述第二可达区域内的情...

【专利技术属性】
技术研发人员：邝嘉隆，魏宜嘉，李海，谷珊珊，
申请(专利权)人：深圳市优必选科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：