基于空间坐标变换矩阵的机器人三维协同巡检方法技术

本发明专利技术涉及机器人巡检技术领域，涉及基于空间坐标变换矩阵的机器人三维协同巡检方法，包括：获取机器人三维模型，并将机器人三维模型导入至三维系统；基于机器人系统预设参数对机器人三维模型参数进行验证，同时验证机器人的坐标系单位与三维系统的坐标系单位是否一致，直至验证均通过；将机器人加载至坐标基准点，并将机器人三维模型移动至机器人基准点坐标，基于获取的平移矩阵并通过三维系统执行机器人的变换动作，获取机器人的当前坐标；将机器人的当前坐标与坐标系比例系数相乘，并将机器人位置调整至与实际位置进行重合，计算求得机器人的坐标变换矩阵及模型尺寸变换矩阵，保存机器人的坐标变换矩阵及模型尺寸变换矩阵，完成配置

【技术实现步骤摘要】
基于空间坐标变换矩阵的机器人三维协同巡检方法


[0001]本专利技术涉及机器人巡检
，具体而言，涉及基于空间坐标变换矩阵的机器人三维协同巡检方法
。

技术介绍

[0002]随着轨道交通行业的迅猛发展，无人值守的变电所也开始全面推进，目前轨道交通行业的变电所监控系统通常集成了机器人三维协同巡检应用
。
在现有的机器人三维协同巡检应用中，机器人的坐标本身通常没有与三维系统场景的坐标进行匹配，其无法通过可视化的方式进行配置，因此只能通过简单的表单填写配置数据或将配置数据文件的导入系统来实现，一方面配置数据多且要求高，容易导致技术人员的工作效率低，容易易出错；另一方面若机器人三维模型的比例尺寸不合规，则需要重新建模调整，导致系统适配能力不足
。
基于此，针对上述问题，我们设计了基于空间坐标变换矩阵的机器人三维协同巡检方法
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供基于空间坐标变换矩阵的机器人三维协同巡检方法，其通过实现机器人融入到三维系统展示参数的配置，不仅支持模型尺寸直接缩放无需再重新建模调整，机器人坐标系匹配仅需2个点位的配置即可完成，而且降低了配置人员的专业门槛，降低了配置出错概率，提高配置效率，以及兼容更多的不同特征和坐标系的机器人系统
。
[0004]本专利技术的实施例通过以下技术方案实现：基于空间坐标变换矩阵的机器人三维协同巡检方法，该方法的步骤包括：获取机器人三维模型，并将机器人三维模型导入至三维系统；基于机器人系统预设参数对机器人三维模型参数进行验证，同时验证机器人的坐标系单位与三维系统的坐标系单位是否一致，若不一致，则进行调参矫正，直至验证均通过，得到的模型尺寸变换矩阵
SM
和缩放变换矩阵
S
；在三维系统中，将机器人三维模型加载至基准点坐标，并通过拖拽将机器人三维模型移动至机器人基准点坐标处，得到平移矩阵
P
；对机器人执行远离基准点坐标的变换动作，获取机器人的当前坐标，将机器人的当前坐标依次与缩放变换矩阵
S、
平移矩阵
P
相乘，并将机器人三维模型以机器人基准点坐标为轴进行旋转调整，使其与实际位置进行重合，得到旋转矩阵
R
；通过矩阵合并计算求得机器人的坐标变换矩阵，保存机器人的坐标变换矩阵
T
及模型尺寸变换矩阵
SM
，完成机器人三维协同巡检的配置
。
[0005]可选的，所述基于机器人系统预设参数对机器人三维模型参数进行验证，其具体为：通过三维系统的测量工具，测量机器人三维模型的高度和宽度是否与机器人系统预设参数中的机器人实体尺寸一致，若否，则通过滑块调节机器人三维模型的缩放比例，使其与
机器人实体尺寸一致
。
[0006]可选的，所述通过滑块调节机器人三维模型的缩放比例，其具体为：将缩放值记为
Sm
，同时通过模型尺寸变换矩阵
SM
对机器人三维模型进行动态刷新，直至机器人三维模型与机器人实体尺寸一致，其中，所述模型尺寸变换矩阵
SM
具体为：
。
[0007]可选的，所述验证机器人的坐标系单位与三维系统的坐标系单位是否一致，其具体为：验证机器人的坐标系单位与三维系统的坐标系单位是否一致，若否，则将坐标系比例系数记为
Sc
，同时将缩放变换矩阵
S
应用于机器人坐标系，直至机器人的坐标系单位与三维系统的坐标系单位一致，所述缩放变换矩阵
S
具体为：
。
[0008]可选的，所述将机器人三维模型加载至预设的基准点坐标，其具体为：将机器人坐标系导入至三维系统，设定机器人坐标系的坐标轴与三维系统的坐标轴一致，通过三维系统的可视化界面将机器人坐标系的原点拖动至实际位置，以表征为机器人坐标系的基准点坐标（
x0,y0,z0
）
。
[0009]可选的，所述将机器人的当前坐标依次与缩放变换矩阵
S、
平移矩阵
P
相乘，并将机器人三维模型以机器人基准点坐标为轴进行旋转调整，使其与实际位置进行重合，得到旋转矩阵
R
，其具体为：设定机器人远离基准点坐标后，机器人的当前坐标为
(x1,y1,z1)
，通过机器人的当前坐标与缩放变换矩阵
S
相乘，以执行缩放操作，得到
(x1*Sc, y1*Sc, z1*Sc)
，并与平移矩阵
P
再次相乘，以执行平移操作，得到（
x1*Sc+x0, y1*Sc+y0, z1*Sc+z0
），将机器人三维模型放到三维系统中的坐标（
x1*Sc+x0, y1*Sc+y0, z1*Sc+z0
），执行旋转操作，求得旋转矩阵
R。
[0010]可选的，所述通过矩阵合并计算求得机器人的坐标变换矩阵，其具体计算过程为：缩放变换矩阵
S
具体为机器人的坐标系相对于三维系统的坐标系的缩放变换矩阵：机器人坐标系相对于三维系统坐标系的平移矩阵
P
：
机器人坐标系相对于三维系统坐标系的旋转矩阵
R
：其中，
θ
为机器人坐标系在三维系统中的旋转角度；将各个矩阵按照特定顺序相乘，求得机器人的坐标变换矩阵
T。
[0011]可选的，所述将各个矩阵按照特定顺序相乘，求得机器人的坐标变换矩阵
T
，所述特定顺序具体为：缩放变换矩阵
S、
平移矩阵
P
及旋转矩阵
R
，其具体计算过程为：
T = S * P * R
其中，
T
为机器人的坐标变换矩阵
。
[0012]本专利技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本专利技术实施例通过实现机器人融入到三维系统展示参数的配置，不仅支持模型尺寸直接缩放无需再重新建模调整，机器人坐标系匹配仅需2个点位的配置即可完成，而且降低了配置人员的专业门槛，降低了配置出错概率，提高配置效率，以及兼容更多的不同特征和坐标系的机器人系统
。
附图说明
[0013]图1为本专利技术实施例提供的基于空间坐标变换矩阵的机器人三维协同巡检方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的基于空间坐标变换矩阵的机器人三维协同巡检方法的配置结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的机器人三维模型尺寸动态调整配置示意图；图4为本专利技术实施例提供的基准点标定示意图；图5为本专利技术实施例提供的可视化方式旋转机器人坐标系示意图；图6为本专利技术实施例提供的可视化配置完成示意图
。
具体实施方式
[0014]为使本专利技术实施例的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于空间坐标变换矩阵的机器人三维协同巡检方法，其特征在于，该方法的步骤包括：获取机器人三维模型，并将机器人三维模型导入至三维系统；基于机器人系统预设参数对机器人三维模型参数进行验证，同时验证机器人的坐标系单位与三维系统的坐标系单位是否一致，若不一致，则进行调参矫正，直至验证均通过，得到的模型尺寸变换矩阵
SM
和缩放变换矩阵
S
；在三维系统中，将机器人三维模型加载至预设的基准点坐标，并通过拖拽将机器人三维模型移动至机器人基准点坐标处，得到平移矩阵
P
；对机器人执行远离基准点坐标的变换动作，获取机器人的当前坐标，将机器人的当前坐标依次与缩放变换矩阵
S、
平移矩阵
P
相乘，并将机器人三维模型以机器人基准点坐标为轴进行旋转调整，使其与实际位置进行重合，得到旋转矩阵
R
；通过矩阵合并计算求得机器人的坐标变换矩阵，保存机器人的坐标变换矩阵
T
及模型尺寸变换矩阵
SM
，完成机器人三维协同巡检的配置
。2.
根据权利要求1所述的基于空间坐标变换矩阵的机器人三维协同巡检方法，其特征在于，所述基于机器人系统预设参数对机器人三维模型参数进行验证，其具体为：通过三维系统的测量工具，测量机器人三维模型的高度和宽度是否与机器人系统预设参数中的机器人实体尺寸一致，若否，则通过滑块调节机器人三维模型的缩放比例，使其与机器人实体尺寸一致
。3.
根据权利要求2所述的基于空间坐标变换矩阵的机器人三维协同巡检方法，其特征在于，所述通过滑块调节机器人三维模型的缩放比例，其具体为：将缩放值记为
Sm
，同时通过模型尺寸变换矩阵
SM
对机器人三维模型进行动态刷新，直至机器人三维模型与机器人实体尺寸一致，其中，所述模型尺寸变换矩阵
SM
具体为：
。4.
根据权利要求3所述的基于空间坐标变换矩阵的机器人三维协同巡检方法，其特征在于，所述验证机器人的坐标系单位与三维系统的坐标系单位是否一致，其具体为：验证机器人的坐标系单位与三维系统的坐标系单位是否一致，若否，则将坐标系比例系数记为
Sc
，同时将缩放变换矩阵
S
应用于机器人坐标系，直至机器人的坐标系单位与三维系统的坐标系单位一致，所述缩放变换矩阵
S
具体为：
。5.
根据权利要求4所述的基于空间坐标变...

【专利技术属性】
技术研发人员：李胜，刘学强，赵勇，王仕清，
申请(专利权)人：成都交大光芒科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：