基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法及装置，其中，基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法包括：选择操控模式；通过惯性测量单元采集体感数据；对体感数据进行处理获得处理后的最终数据；将最终数据依据数据同步采集协议传输至上位机；上位机依据关节运动模式以及线性运动模式，获取对应的控制数据；依据控制数据对工业机器人进行控制。从惯性测量单元捕获人体动作的角度出发，通过人体的动作来实现机器人的运动，将体感动作与机器人动作映射，使工业机器人的控制更为直观，同时，将操控模式分为线性运动模式以及关节运动模式，从而更加精准的从惯性测量单元获取准确的体感数据，从而获取更加精准的控制数据。控制数据。控制数据。

【技术实现步骤摘要】
基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及工业机器人控制领域，具体涉及一种基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法及装置。

技术介绍

[0002]当前，工业机器人的操作控制方式主要包括示教编程和离线编程。无论是示教编程和离线编程，都需要操作者为专业的机器人技术人员来操作。因此，如何使工业机器人的控制更为直观，是需要解决的问题。
[0003]上述问题是目前亟待解决的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法及装置。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法，包括：
[0006]选择操控模式；
[0007]通过惯性测量单元采集体感数据；
[0008]对体感数据进行处理获得处理后的最终数据；
[0009]将最终数据依据数据同步采集协议传输至上位机；
[0010]上位机依据关节运动模式以及线性运动模式，获取对应的控制数据；
[0011]依据控制数据对工业机器人进行控制。
[0012]进一步的，所述选择操控模式的步骤中的操控模式包括线性运动模式以及关节运动模式。
[0013]进一步的，所述通过惯性测量单元采集体感数据的步骤中的惯性测量单元包括加速度计、磁力计以及陀螺仪。
[0014]进一步的，所述对体感数据进行处理获得处理后的体感数据的步骤包括：
[0015]对体感数据进行预处理完成校准和误差补偿；
[0016]对角速度计获取的角速度数据通过积分得到一组角度数据；
[0017]依据加速度计以及磁力计获取的数据计算得到另一组角度数据；
[0018]将两组角度数据经过卡尔曼滤波算法滤波后，融合得到处理后的最终数据。
[0019]进一步的，所述将最终数据依据数据同步采集协议传输至上位机的步骤中的数据同步采集协议如下：
[0020]协议由协议头、运动方式以及运动速度三部分组成；
[0021]协议头：S；
[0022]运动方式包括三位数据：
[0023]第一位：A/L/H/N，其中，A表示线性运动，L表示单轴运动，N表示无效，H表示机器人回HOME；
[0024]第二位：X/Y/Z/数字0
‑
6，其中，第一位为H时，0表示无意义；第一位为A时，1
‑
6表示运动关节轴；第一位为L时，X表示沿着X轴的线性运动，Y表示沿着Y轴的线性运动，Z表示沿着Z轴的线性运动；
[0025]第三位：0
‑
2，其中，第一位为H时，0表示无意义；第一位为A时，0
‑
2表示运动方向，0表示静止，1表示顺时针，2表示逆时针；第一位为L时，1
‑
2表示运动方向，1表示正向，2表示反向；
[0026]运动速度包括4位数据：
[0027]第四位：0
‑
9，其中，0
‑
9均表示速度数据；
[0028]第五位：0
‑
9，其中，0
‑
9均表示速度数据；
[0029]第六位：0
‑
9，其中，0
‑
9均表示速度数据；
[0030]第七位：0
‑
9，其中，0
‑
9均表示速度数据。
[0031]进一步的，所述关节运动模式如下：
[0032]设定惯性测量单元的坐标系与工业机器人的基坐标系；
[0033]设定惯性测量单元的初始位置，即，惯性测量单元坐标系与工业机器人的基坐标系的各个轴分别平行；
[0034]建立惯性测量单元的角度变化与工业机器人的角度变化的函数关系：
[0035][0036]式中，Δα为惯性测量单元与工业机器人基坐标对应轴的角度变化，Δφ为工业机器人的对应关节的角度变化，φ
t
为机器人对应关节的变化角度，t1和t2为惯性测量单元检测开始以及结束的时间，f(Δα)用于计算工业机器人的旋转角速度，k为系数，表示工业机器人动态时最小的旋转精确度。
[0037]进一步的，所述线性运动模式如下：
[0038]建立惯性测量单元的角度变化与工业机器人线性运动距离的函数关系：
[0039][0040]式中，Δx、Δy、Δz分别为工业机器人在基坐标系中三轴方向的移动距离，x
t1
和x
t2
分别为X方向的初始位置和结束位置，y
t1
和y
t2
分别为Y方向的初始位置和结束位置，z
t1
和z
t2
分别为Z方向的初始位置和结束位置，Δβ、Δγ、Δσ分别为惯性测量单元绕着工业机器人基坐标系中Y轴、X轴和Z轴的角度变化，f(Δα)、f(Δβ)、f(Δγ)、f(Δσ)用函数f(λ)计算，m为系数，表示机器人动态时最小的线性运动速度；
[0041]函数f(λ)如下：
[0042][0043]式中，λ为角度变化。
[0044]本专利技术还提供了一种基于惯性测量单元的工业机器人运动控制装置，包括：
[0045]人体姿态采集模块、上位机以及工业机器人；
[0046]所述人体姿态采集模块与所述上位机通信连接；
[0047]所述上位机与所述工业机器人通过Socket进行通信；
[0048]所述人体姿态采集模块中设置有惯性测量单元；
[0049]所述惯性测量单元以及所述上位机适于通过如权利要求1
‑
7任一项所述的基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法对工业机器人进行控制。
[0050]进一步的，所述人体姿态采集模块还包括指示灯组、使能按键、运动模式选择按键、轴运动切换按键以及主控板；
[0051]所述主控板与所述上位机通讯连接；
[0052]所述惯性测量单元、指示灯组、使能按键、运动模式选择按键以及轴运动切换按键均与所述主控板电性连接。
[0053]本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储至少一条指令，所述指令由处理器执行时实现如上述的基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法。
[0054]本专利技术的有益效果是，本专利技术提供了一种基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法及装置，其中，基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法包括：选择操控模式；通过惯性测量单元采集体感数据；对体感数据进行处理获得处理后的最终数据；将最终数据依据数据同步采集协议传输至上位机；上位机依据关节运动模式以及线性运动模式，获取对应的控制数据；依据控制数据对工业机器人进行控制。从惯性测量单元捕获人体动作的角度出发，通过人体的动作来实现机器人的运动，将体感动作与机器人动作映射，使工业机器人的控制更为直观，同时，将操控模式分为线性运动模式以及关节运动模式，从而更加精准的从惯性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法，其特征在于，包括：选择操控模式；通过惯性测量单元采集体感数据；对体感数据进行处理获得处理后的最终数据；将最终数据依据数据同步采集协议传输至上位机；上位机依据关节运动模式以及线性运动模式，获取对应的控制数据；依据控制数据对工业机器人进行控制。2.如权利要求1所述的基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法，其特征在于，所述选择操控模式的步骤中的操控模式包括线性运动模式以及关节运动模式。3.如权利要求1所述的基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法，其特征在于，所述通过惯性测量单元采集体感数据的步骤中的惯性测量单元包括加速度计、磁力计以及陀螺仪。4.如权利要求3所述的基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法，其特征在于，所述对体感数据进行处理获得处理后的体感数据的步骤包括：对体感数据进行预处理完成校准和误差补偿；对角速度计获取的角速度数据通过积分得到一组角度数据；依据加速度计以及磁力计获取的数据计算得到另一组角度数据；将两组角度数据经过卡尔曼滤波算法滤波后，融合得到处理后的最终数据。5.如权利要求1所述的基于惯性测量单元的工业机器人运动控制方法，其特征在于，所述将最终数据依据数据同步采集协议传输至上位机的步骤中的数据同步采集协议如下：协议由协议头、运动方式以及运动速度三部分组成；协议头：S；运动方式包括三位数据：第一位：A/L/H/N，其中，A表示线性运动，L表示单轴运动，N表示无效，H表示机器人回HOME；第二位：X/Y/Z/数字0
‑
6，其中，第一位为H时，0表示无意义；第一位为A时，1
‑
6表示运动关节轴；第一位为L时，X表示沿着X轴的线性运动，Y表示沿着Y轴的线性运动，Z表示沿着Z轴的线性运动；第三位：0
‑
2，其中，第一位为H时，0表示无意义；第一位为A时，0
‑
2表示运动方向，0表示静止，1表示顺时针，2表示逆时针；第一位为L时，1
‑
2表示运动方向，1表示正向，2表示反向；运动速度包括4位数据：第四位：0
‑
9，其中，0
‑
9均表示速度数据；第五位：0
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9，其中，0
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9均表示速度数据；第六位：0
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9，其中，0
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9均表示速度数据；第七位：0
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9，其中，0
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9均表示速度数据。6.如权利要求1所述的基于惯性测量单...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘天宋，
申请(专利权)人：常州刘国钧高等职业技术学校，
类型：发明
国别省市：