【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及机器人，尤其涉及一种遥操作系统的主从手配准方法、操作方法和可读介质。
技术介绍
1、遥操作系统广泛应用于医疗领域、外太空和深海环境探索、核领域等。遥操作系统一般包括主手机械臂(简称主手)和从手机械臂(简称从手)。主手一般工作在本地现场，由人直接进行控制与操作。从手工作在远端现场(任务所在位置)。从手接收主手的指令，根据主手的指令完成各种操作任务，从而跟踪主手的动作。
2、为了能够保证在遥操作过程中从手的运动方向与用户对主手的操作保持一致且符合人的直观认知，需要在遥操作模式开始前根据从手的位姿对主手的朝向进行调整，该过程称为配准。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种遥操作系统的主从手配准方法、操作方法和可读介质，解决遥操作系统的配准问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种遥操作系统的主从手配准方法，包括：接收主手基坐标系下的主手初始位姿和从手基坐标系下的从手初始位姿；将所述从手初始位姿映射到主手基坐标系下得到主手初始目标朝向；根据所述主手初始目标朝向和所述主手初始位姿计算出主手绕其冗余自由度朝向旋转的优化矩阵；根据所述主手初始位姿和所述优化矩阵计算主手优化目标朝向；对所述主手优化目标朝向进行运动学逆解得到配准后的目标关节角，控制主手移动到所述目标关节角，完成配准流程。
3、可选地，所述冗余自由度朝向为主手初始末端坐标系的z轴。
4、可选地，根据所述主手初始目标朝向和所述主手初始位姿计算出
5、可选地，采用如下公式计算第一旋转矩阵：
6、
7、其中，为主手基坐标系mbase下的主手初始位姿，为主手基坐标系mbase下的主手初始目标朝向，为第一旋转矩阵，表示主手初始位姿旋转到主手初始目标朝向的旋转矩阵。
8、可选地，采用如下公式计算第一旋转角度和第二旋转角度：
9、
10、
11、其中，amzhold为第一旋转角度，bmzhold为第二旋转角度，asin()为反正弦函数，atan2()为四象限反正切函数，cos()为余弦函数，[i，j]表示取第一旋转矩阵的第i行第j列元素。
12、可选地，采用如下公式计算所述优化矩阵：
13、
14、其中，cb代表cos(bmzhold)，ca代表cos(amzhold)，sb代表sin(bmzhold)，sa代表sin(amzhold)，sin()为正弦函数。
15、可选地，采用如下公式计算主手优化目标朝向：
16、
17、其中，为主手基坐标系mbase下的主手初始位姿，rmzhold为优化矩阵，为主手基坐标系mbase下的主手优化目标朝向。
18、可选地，将所述从手初始位姿映射到主手基坐标系下得到主手初始目标朝向包括：将所述从手初始位姿映射到主手空间得到主手目标位姿，将所述主手目标位姿中的朝向作为所述主手初始目标朝向。
19、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种遥操作系统的操作方法，包括：采用主从手配准方法获得主手初始位姿、从手初始位姿、主手初始目标朝向和主手优化目标朝向；根据所述主手初始目标朝向和所述主手优化目标朝向计算主手配准优化偏差；获取主手当前时刻末端位姿，通过所述主手配准优化偏差对所述主手当前时刻末端位姿进行补偿，得到主手当前时刻配准位姿；根据所述主手当前时刻配准位姿和所述主手初始位姿计算主手当前时刻配准位姿增量，并将所述主手当前时刻配准位姿增量发送给从手；从手对所述主手当前时刻配准位姿增量进行比例缩放，得到从手当前时刻配准位姿增量，根据所述从手当前时刻配准位姿增量和所述主手初始位姿确定从手目标位姿。
20、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现如上所述的主从手配准方法。
21、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
22、本专利技术的遥操作系统的主从手配准方法和操作方法，根据主手初始目标朝向和主手初始位姿计算出主手绕其冗余自由度朝向旋转的优化矩阵，通过优化矩阵对主手初始目标朝向进行优化，在实现主从手配准的同时，对机械臂的灵活度进行优化，显著增加了所持工具的可达工作空间。
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1.一种遥操作系统的主从手配准方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的主从手配准方法，其特征在于，所述冗余自由度朝向为主手初始末端坐标系的Z轴。
3.如权利要求2所述的主从手配准方法，其特征在于，根据所述主手初始目标朝向和所述主手初始位姿计算出主手绕其冗余自由度朝向旋转的优化矩阵包括：
4.如权利要求3所述的主从手配准方法，其特征在于，采用如下公式计算第一旋转矩阵：
5.如权利要求4所述的主从手配准方法，其特征在于，采用如下公式计算第一旋转角度和第二旋转角度：
6.如权利要求5所述的主从手配准方法，其特征在于，采用如下公式计算所述优化矩阵：
7.如权利要求6所述的主从手配准方法，其特征在于，采用如下公式计算主手优化目标朝向：
8.如权利要求1所述的主从手配准方法，其特征在于，将所述从手初始位姿映射到主手基坐标系下得到主手初始目标朝向包括：
9.一种遥操作系统的操作方法，其特征在于，包括：
10.一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码在由处理器执
...【技术特征摘要】
1.一种遥操作系统的主从手配准方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的主从手配准方法，其特征在于，所述冗余自由度朝向为主手初始末端坐标系的z轴。
3.如权利要求2所述的主从手配准方法，其特征在于，根据所述主手初始目标朝向和所述主手初始位姿计算出主手绕其冗余自由度朝向旋转的优化矩阵包括：
4.如权利要求3所述的主从手配准方法，其特征在于，采用如下公式计算第一旋转矩阵：
5.如权利要求4所述的主从手配准方法，其特征在于，采用如下公式计算第一旋转角度和第二旋转角度...
【专利技术属性】
技术研发人员：王乾，李睿钦，蒲沁源，李栋，
申请(专利权)人：实时侠智能控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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