本发明专利技术提供了一种运动部件的空间位置的表示方法及显示装置，其中所述运动部件在二维平面内运动，所述运动部件与显示装置通信连接，所述方法包括：建立所述运动部件的二维坐标系；当所述运动部件运动时，实时获取所述运动部件末端的坐标；基于所述坐标，按照预定规则，将所述运动部件末端的当前位置在物理空间中的二维运动以一维运动的形式显示在所述显示装置的显示区域中。本发明专利技术将运动部件末端的二维运动以一维运动的方式映射在显示装置上，能够向用户直观传达运动部件末端的当前的运动位置，以及其与运动部件末端的起始位置、目标位置的大致关系，方便用户判断是否已经达到所需位置。所需位置。所需位置。
【技术实现步骤摘要】
一种运动部件的空间位置的表示方法及显示装置
[0001]本专利技术涉及位置采集及跟踪
，具体涉及一种运动部件的空间位置的表示方法及显示装置。
技术介绍
[0002]在现有技术中，经常需要对某些运动部件的位置进行采集跟踪，尤其是随着自动化的发展，机械臂被用在各行各业中。
[0003]机械臂，或称为机械手臂(roboticarm)是具有模仿人类手臂功能并可完成各种作业的自动控制设备。这种机器人系统有多关节连结，并且允许在平面或三度空间进行移动。
[0004]机械臂一般由机械主体、控制器、伺服机构和传感器等部分所组成，并由程序控制，以便根据作业需求完成一定的指定动作。机械臂技术诞生以来，从1980年代开始成功应用于汽车制造业等产业，在机器人
是应用范围最广泛的自动化机械装置。组装、喷漆、焊接、高温铸锻等繁重工作，皆能以机械臂取代人工作业。
[0005]伴随技术进步、成本降低、人力紧张等因素，机械臂的应用场景也在不断扩展，如医疗、农业等。
[0006]其中一些机械臂，将与人发生广泛的互动，如：代替传统的自由器械(如杠铃、哑铃)、固定器械(如史密斯机)、绳索器械(如飞鸟架)、弹力绳、划船机等健身器材，将机械臂作为阻力来源，与用户进行力量对抗，以协助用户达到力量训练的目的。
[0007]如图1所示中，一个由两个旋转关节(I、II)和三段连杆(L1、L2、L3)组成的机械臂，可在x1、0、y1平面内运动。L1的一端连接旋转关节I，另一端为供用户握持的握把。当用户握住握把时，可以在此平面内完成推、拉、蹲等各种力量训练动作。
[0008]在这样的应用场景中，用户往往有如下需求：
[0009]1、需要了解机械臂手柄当前的运动位置与机械臂手柄目标位置的大致关系，以方便用户判断是否已经达到所需位置；
[0010]2、需要在二维平面(屏幕)上完成上述位置的表示；
[0011]3、位置表示简洁易懂、符合操作直觉；
[0012]4、兼容多种不同的机械臂运行模式(固定器械、自由器械、绳索器械、弹力带、划船机等)；
[0013]5、方便系统对用户的动作进行计数；
[0014]6、占用尽量少的显示面积，方便UI布置。
[0015]传统的位置表示方法包括：
[0016]投影法：这是一种非常常见的方法。在这种方法中，三维对象的视图是通过投影线将三维对象投影到二维平面上来实现的。在上面的情况中，机械臂手柄的当前位置、初始位置、目标位置会被投影在一个平面上。主要的问题是：由于用户正对机械臂，此种显示方式中的运动方向和用户的实际运动方向垂直，用户使用时非常反直觉。
[0017]动态视图：动态视图通过在二维平面上创建一个动画或交互式图像来显示三维空
间的运动。这种方法可以更好地理解三维空间中的运动，但需要更高级的编程和图形处理能力，同时对于显示面积的占用也较大，不利于UI设计。
[0018]因此，如何向用户直观传达运动部件当前的运动位置，是本领域技术人员关注的问题。
技术实现思路
[0019]本专利技术的目的是提出一种机械臂的空间位置的表示方法及显示装置，能够向用户直观传达机械臂末端握把当前的运动位置，以及其与机械臂握把起始位置、目标位置的大致关系，方便用户更好地使用机械臂达成目的。
[0020]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种机械臂的空间位置的表示方法，
[0021]所述运动部件在二维平面内运动，所述运动部件与显示装置通信连接，所述方法包括：
[0022]建立所述运动部件的二维坐标系；
[0023]当所述运动部件运动时，实时获取所述运动部件末端的坐标；
[0024]基于所述坐标，按照预定规则，将所述运动部件末端的当前位置在物理空间中的二维运动以一维运动的形式显示在所述显示装置的显示区域中。
[0025]可选方案中，所述运动部件包括具有多活动关节的机械臂，所述实时获取所述运动部件末端的坐标的方法包括：
[0026]当所述机械臂运动时，实时获取所述机械臂的活动关节的角度信息，基于所述角度信息和所述机械臂的多段连杆的长度，计算出所述机械臂末端的坐标。
[0027]可选方案中，若所述运动部件未完成示教，所述方法还包括：按照预定规则，将所述运动部件末端在物理空间中的初始位置显示在所述显示装置的显示区域中；
[0028]若所述运动部件完成示教，所述方法还包括：按照预定规则，将所述运动部件末端在物理空间中需要达到的近端点和远端点显示在所述显示装置的显示区域中。
[0029]可选方案中，当所述运动部件模拟自由器械时，所述预定规则包括：
[0030]所述二维坐标系采用平面直角坐标系；
[0031]无示教时，设定第一初始条件，所述第一初始条件包括：所述初始位置在Y轴的坐标值、所述初始位置在所述显示区域中的位置、一固定值；
[0032]根据所述当前位置在Y轴的坐标值与所述第一初始条件的关系，计算出所述当前位置应显示在所述显示区域的位置；
[0033]有示教时，根据所述运动部件的不同训练方式预设第二初始条件，所述第二初始条件包括：所述初始位置在Y轴的坐标值及其在所述显示区域中的位置、所述近端点在Y轴的坐标值及其在所述显示区域中的位置、所述远端点在Y轴的坐标值及其在所述显示区域中的位置；
[0034]根据所述当前位置的Y轴的坐标值和所述第二初始条件，计算出所述当前位置应显示在所述显示区域中的位置。
[0035]可选方案中，当所述运动部件模拟绳索/弹力带或划船机时，所述预定规则包括：
[0036]所述二维坐标系采用平面直角坐标系或极坐标系；
[0037]无示教时，设定第一初始条件，所述第一初始条件包括：所述初始位置在所述显示
区域中的位置、一固定值；
[0038]根据所述第一初始条件和所述初始位置与所述当前位置的距离及角度，计算出所述当前位置应显示在所述显示区域中的位置；
[0039]有示教时，根据所述运动部件的不同训练方式预设第二初始条件，所述第二初始条件包括：所述初始位置在所述显示区域中的位置、所述远端点在所述显示区域中的位置、所述近端点在所述显示区域中的位置、所述远端点与所述初始位置之间的距离、所述近端点与所述初始位置之间的距离；
[0040]根据所述当前位置与所述初始位置之间的角度和所述第二初始条件，以及所述当前位置与所述初始位置、所述远端点、所述近端点之间的距离，计算出所述当前位置应显示在所述显示区域中的位置。
[0041]可选方案中，当所述运动部件模拟固定机械时，先进行示教，所述预定规则包括：
[0042]将所述运动轨迹等长投影到一维直线上，获得初始条件，所述初始条件包括：在所述一维直线上，所述初始位置与所述近端点之间的距离、所述初始位置与所述远端点之间的距离，以及所述初始位置、所述近端点、所述远端点在所述显示区域中的位置；
[0043]根据所述当前位置和所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种运动部件的空间位置的表示方法，其特征在于，所述运动部件在二维平面内运动，所述运动部件与显示装置通信连接，所述方法包括：建立所述运动部件的二维坐标系；当所述运动部件运动时，实时获取所述运动部件末端的坐标；基于所述坐标，按照预定规则，将所述运动部件末端的当前位置在物理空间中的二维运动以一维运动的形式显示在所述显示装置的显示区域中。2.如权利要求1所述的运动部件的空间位置的表示方法，其特征在于，所述运动部件包括具有多活动关节的机械臂，所述实时获取所述运动部件末端的坐标的方法包括：当所述机械臂运动时，实时获取所述机械臂的活动关节的角度信息，基于所述角度信息和所述机械臂的多段连杆的长度，计算出所述机械臂末端的坐标。3.如权利要求1所述的运动部件的空间位置的表示方法，其特征在于，若所述运动部件未完成示教，所述方法还包括：按照预定规则，将所述运动部件末端在物理空间中的初始位置显示在所述显示装置的显示区域中；若所述运动部件完成示教，所述方法还包括：按照预定规则，将所述运动部件末端在物理空间中需要达到的近端点和远端点显示在所述显示装置的显示区域中。4.如权利要求3所述的运动部件的空间位置的表示方法，其特征在于，当所述运动部件模拟自由器械时，所述预定规则包括：所述二维坐标系采用平面直角坐标系；无示教时，设定第一初始条件，所述第一初始条件包括：所述初始位置在Y轴的坐标值、所述初始位置在所述显示区域中的位置、一固定值；根据所述当前位置在Y轴的坐标值与所述第一初始条件的关系，计算出所述当前位置应显示在所述显示区域的位置；有示教时，根据所述运动部件的不同训练方式预设第二初始条件，所述第二初始条件包括：所述初始位置在Y轴的坐标值及其在所述显示区域中的位置、所述近端点在Y轴的坐标值及其在所述显示区域中的位置、所述远端点在Y轴的坐标值及其在所述显示区域中的位置；根据所述当前位置的Y轴的坐标值和所述第二初始条件，计算出所述当前位置应显示在所述显示区域中的位置。5.如权利要求3所述的运动部件的空间位置的表示方法，其特征在于，当所述运动部件模拟绳索/弹力带或划船机时，所述预定规则包括：所述二维坐标系采用平面直角坐标系或极坐标系；无示教时，设定第一初始条件，所述第一初始条件包括：所述初始位置在所述显示区域中的位置、一固定值；根据所述第一初始条件和所述初始位置与所述当前位置的距离及角度，计算出所述当前位置应显示在所述显示区域中的位置；有示教时，根据所述运动部件的不同训练方式预设第二初始条件，所述第二初始条件包括：所述初始位置在所述显示区域中的位置、所述远端点在所述显示区域中的位置、所述近端点在所述显示区域中的位置、所述远端点与所述初始位置之间的距离、所述近端点与所述初始位置之间的距离；
根据所述当前位...
【专利技术属性】
技术研发人员：王屴，张路通，周少阳，许舒翔，
申请(专利权)人：景枢上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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