CN110026980A - 一种机械臂控制终端的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机械臂控制终端的控制方法，该机械臂放置于工作平面上且其末端可移动，所述控制终端包括交互屏，所述控制方法包括：根据机械臂的初始状态建立三轴坐标系，该三轴坐标系形成三个观察平面，所述观察平面包括xoy平面，xoz平面，yoz平面，其中xoy平面与工作平面重合或相平行；交互屏上显示机械臂模型和三轴坐标系模型；选择一个观察平面，交互屏上显示机械臂模型在该观察平面下的视图；交互屏上显示可移动范围；获取用户在交互屏上的第一位置信息；获取用户在交互屏上的第二位置信息；计算第二位置信息和第一位置信息之间的第一向量；根据第一向量信息计算机械臂移动的第二向量；机械臂在该观察平面上移动第二向量。

Description

一种机械臂控制终端的控制方法

技术领域

本发明属于一种机械臂控制终端的控制方法，特别是一种基于交互屏的机械臂控制终端的控制方法。

背景技术

机器人示教器通常与机器人的控制端相连接，从而用以对机器人进行手动操纵、程序编写、参数配置及监控。机器人的示教器上通常具有一个显示屏幕，以显示机器人的模型，并且可通过示教器对机器人进行控制。

现有的机械臂厂商提供的示教器中通常带有机械臂末端控制的功能，通过在示教器中移动机械臂末端，相应的也可以对机械臂进行操控。机械臂通常具有上、下、左、右、前、后六个移动方向，相应的，现有的示教器中也通常仅提供六个方向的按钮(如图1所示)，通过用户点击按钮来控制机械臂末端的位置。

但是，仅提供六个方向的移动，在示教器中对机械臂的操控显得尤为僵硬，用户感受也不直观；并且，对于空间感较差的用户，很难快速确定机械臂的移动方向，从而造成了误操作。

因此，必须设计一种新的机械臂示教器，即机械臂控制终端的控制方法。

发明内容

为解决上述问题之一，本发明提供了一种机械臂控制终端的控制方法，该机械臂放置于工作平面上且其末端可移动，所述控制终端包括交互屏，所述控制方法包括：根据机械臂的初始状态建立三轴坐标系，该三轴坐标系形成三个观察平面，所述观察平面包括xoy平面，xoz平面，yoz平面，其中xoy平面与工作平面重合或相平行；交互屏上显示机械臂模型和三轴坐标系模型；选择一个观察平面，交互屏上显示机械臂模型在该观察平面下的视图；交互屏上显示可移动范围；获取用户在交互屏上的第一位置信息；获取用户在交互屏上的第二位置信息；计算第二位置信息和第一位置信息之间的第一向量；根据第一向量信息计算机械臂移动的第二向量；机械臂在该观察平面上移动第二向量。

作为本发明的进一步改进，所述可移动范围围绕机械臂末端形成。

作为本发明的进一步改进，所述可移动范围呈圆形。

作为本发明的进一步改进，所述步骤“交互屏上显示可移动范围”具体包括：交互屏上同时显示可移动范围和不可移动范围，所述可移动范围和不可移动范围之间形成分隔线。

作为本发明的进一步改进，所述“获取用户在交互屏上的第一位置信息”具体包括：获取用户在交互屏上的第一触点信息，并将该第一触点信息对应至三轴坐标系中，计算获得第一位置信息。

作为本发明的进一步改进，所述“获取用户在交互屏幕上的第一触点信息”具体包括：获取用户在交互屏上第一位置的触摸停留时间t，并判断触摸停留时间t和激活时间t1的大小；若t≥t1，则将该第一触点信息对应至三轴坐标系中以获取第一位置信息。

作为本发明的进一步改进，步骤“获取用户在交互屏上的第一位置信息”和步骤“获取用户在交互屏上的第二位置信息”之间包括：交互屏上显示指针图案，且该指针图案位于机械臂末端。

作为本发明的进一步改进，所述“获取用户在交互屏上的第二位置信息”具体包括：获取用户在交互屏上的第二触点信息，并将该第二触点信息对应至三轴坐标系中，计算获得第二位置信息。

作为本发明的进一步改进，“获取用户在交互屏上的第二触点信息”包括：获取用户在交互屏上第二位置的点击操作或用户在交互屏上的滑动轨迹，以获取第二触点信息。

作为本发明的进一步改进，步骤“根据第一向量信息计算机械臂移动的第二向量”中：第一向量和第二向量的方向相同，第一向量的长度和第二向量的长度之间的比值为一固定值。

与现有技术相比，本发明通过预先建立三轴坐标系以及三个观察平面，可使用户预先将机械臂模型旋转至一合适的角度，以方便用户操作；再在交互屏上显示可移动范围，从而可使得用户判断机械臂始终移动在合适的范围内，防止出现误操作。最后，通过第一位置信息和第二位置信息的获取，可判断用户在交互屏上的操作移动的第一向量的大小和方向，进而也可进一步控制机械臂的移动，使得操作更加直观、方便，而不用对方向和大小进行反复的移动操作。

附图说明

图1是现有技术中示教器的控制按钮示意图；

图2是本发明机械臂控制终端的控制方法的流程图。

具体实施例

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明提供了一种机械臂控制终端的控制方法。在本实施方式中，所述控制终端即指机器人示教器。机械臂在工作时，放置于工作平面上，且其末端可移动，以下为了方便描述，即设定该机械臂放置于水平面上，当然，若所述机械臂放置于其他平面，则也可达到本发明的目的。在本实施方式中，该机械臂具有六个自由度，即可在前后方向、左右方向、竖直方向上均可进行移动和旋转。

该控制终端包括交互屏，交互屏上可显示机械臂的模型和其他信息等。该交互屏可为电阻屏，也可为电容屏，在本实施方式中，采用可直接用手指进行触摸控制的电阻屏。

具体的，所述控制方法包括：

根据机械臂的初始状态建立三轴坐标系，该三轴坐标系形成三个观察平面，所述观察平面包括xoy平面，xoz平面，yoz平面，其中xoy平面与工作平面重合或相平行；

交互屏上显示机械臂模型和三轴坐标系模型；

选择一个观察平面，交互屏上显示机械臂模型在该观察平面下的视图；

交互屏上显示可移动范围；

获取用户在交互屏上的第一位置信息；

获取用户在交互屏上的第二位置信息；

计算第二位置信息和第一位置信息之间的第一向量；

根据第一向量信息计算机械臂移动的第二向量；

机械臂在该观察平面上移动第二向量。

因此，通过选择观察平面，可直接将机械臂模型的旋转至方便操作的视图，进而在对机械臂的末端进行操作，效率更高。对于方向感不强的用户来说，也可通过选择观察平面，将机械臂模型旋转至方便观察的方向，进而再进行机械臂末端的控制，方便用户操作。而且，通过获取第一位置信息和第二位置信息来确定机械臂末端移动的方向和距离，相比现有技术，可提供更多操作的方向，操作的步骤也更为便捷。

具体的，由于三轴坐标系为x-y-z坐标系，从而三个观察平面为xoy平面，xoz平面，yoz平面。在示教器或者交互屏上设置有代表三个观察平面的按钮，在本实施方式中，交互屏上显示有三个所述按钮。并且，具体的，G按钮代表yoz平面，R代表xoy平面，C代表xoz平面。

因此，在本实施方式中，由于其中xoy平面与工作平面重合或相平行，从而，选择了按钮G，则机械臂模型切换成其正面显示；选择了按钮R，则机械臂模型切换成其侧面显示；选择了按钮C，则机械臂模型切换成其顶面显示。

选择了一个观察平面后，交互屏上进而显示可移动范围。所述可移动范围为机械臂末端可移动的范围，该范围由机械臂的结构特征所决定。通常的，在本实施方式中，由于该机械臂为具有六个自由度的机械臂，因此机械臂末端的可移动范围在三轴坐标系中为一个球形。因而，在交互屏上，由于之前已确定好显示的屏幕，因此交互屏上显示的可移动范围为一个圆形，且该可移动范围围绕机械臂末端形成。

当然，为了与可移动范围相区别，交互屏上还显示了不可移动范围，所述可移动范围和不可移动范围之间形成分隔线。在本实施方式中，所述可移动范围和不可移动范围采用不同的颜色标示。

进一步的，“获取用户在交互屏上的第一位置信息”具体包括：获取用户在交互屏上的第一触点信息，并将该第一触点信息对应至三轴坐标系中，计算获得第一位置信息。具体的，“获取用户在交互屏幕上的第一触点信息”具体包括：

获取用户在交互屏上第一位置的触摸停留时间t，并判断触摸停留时间t和激活时间t1的大小；

若t≥t1，则将该第一触点信息对应至三轴坐标系中以获取第一位置信息。

即，当用户在交互屏的第一位置处触摸时，计算用户在第一位置处的停留时间t，当该停留时间t较长足够到达激活时间t1时，则即确认该第一位置为操作的起始位，并计算获得该第一位置信息。当然，该第一位置可为交互屏上的任意位置。

并且，在本实施方式中，在获取用户在交互屏上的第一位置信息时，交互屏上还会显示指针图案，且该指针图案位于机械臂的末端。该指针图案象征用户的手势操作，当然，该指针图案会随着机械臂的末端同步移动。具体的，在用户在第一位置处触摸并停留时间t大于等于激活时间t1后，则该指针图案即会在机械臂的末端显示。并且，该指针图案随着用户在交互屏上的操作，也会相应的在交互屏上移动，从而可方便用户观察指针图案是否在可移动范围内移动，防止移动的范围过大。

同样的，“获取用户在交互屏上的第二位置信息”具体包括：

获取用户在交互屏上的第二触点信息，并将该第二触点信息对应至三轴坐标系中，计算获得第二位置信息。

则，具体的，“获取用户在交互屏上的第二触点信息”包括：

获取用户在交互屏上第二位置的点击操作或用户在交互屏上的滑动轨迹，以获取第二触点信息。

该第二位置即为用户自起始处进行操作的结束位置。但是，移动的方式可为在第二位置处的点击操作或者自第一位置开始至第二位置的滑动操作。在本实施方式中，采用滑动操作。具体的，用户在交互屏上自第一位置向第二位置进行滑动，同时，上述指针图案及机械臂末端也自初始位置进行移动，且移动的距离和方向均与第一位置至第二位置的第一向量相同，从而可直接判断机械臂模型的移动是否在可移动范围内，进而也可判断机械臂的移动是否在可移动范围内。

最后，第一向量和机械臂移动的第二向量之间存在直接的关系，具体的，第一向量和第二向量的方向相同，且长度之间的比值为一固定值。从而，交互屏上用户的操作，也可直接指向于交互屏上机械臂模型的移动，也可直接指向于机械臂的移动。因此，可通过用户在交互屏上的操作，对机械臂末端的移动进行控制。

综上所述，本发明通过预先建立三轴坐标系以及三个观察平面，可使用户预先将机械臂模型旋转至一合适的角度，以方便用户操作。再在交互屏上显示可移动范围，从而可使得用户判断机械臂始终移动在合适的范围内，防止出现误操作。最后，通过第一位置信息和第二位置信息的获取，可判断用户在交互屏上的操作移动的第一向量的大小和方向，进而也可进一步控制机械臂的移动，使得操作更加直观、方便，而不用对方向和大小进行反复的移动操作。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械臂控制终端的控制方法，该机械臂放置于工作平面上且其末端可移动，所述控制终端包括交互屏，其特征在于，所述控制方法包括：

根据机械臂的初始状态建立三轴坐标系，该三轴坐标系形成三个观察平面，所述观察平面包括xoy平面，xoz平面，yoz平面，其中xoy平面与工作平面重合或相平行；

交互屏上显示机械臂模型和三轴坐标系模型；

选择一个观察平面，交互屏上显示机械臂模型在该观察平面下的视图；

交互屏上显示可移动范围；获取用户在交互屏上的第一位置信息；

获取用户在交互屏上的第二位置信息；

计算第二位置信息和第一位置信息之间的第一向量；

根据第一向量信息计算机械臂移动的第二向量；

机械臂在该观察平面上移动第二向量。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述可移动范围围绕机械臂末端形成。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述可移动范围呈圆形。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤“交互屏上显示可移动范围”具体包括：

交互屏上同时显示可移动范围和不可移动范围，所述可移动范围和不可移动范围之间形成分隔线。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述“获取用户在交互屏上的第一位置信息”具体包括：

获取用户在交互屏上的第一触点信息，并将该第一触点信息对应至三轴坐标系中，计算获得第一位置信息。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述“获取用户在交互屏幕上的第一触点信息”具体包括：

获取用户在交互屏上第一位置的触摸停留时间t，并判断触摸停留时间t和激活时间t1的大小；

若t≥t1，则将该第一触点信息对应至三轴坐标系中以获取第一位置信息。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤“获取用户在交互屏上的第一位置信息”和步骤“获取用户在交互屏上的第二位置信息”之间包括：

交互屏上显示指针图案，且该指针图案位于机械臂末端。

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述“获取用户在交互屏上的第二位置信息”具体包括：

获取用户在交互屏上的第二触点信息，并将该第二触点信息对应至三轴坐标系中，计算获得第二位置信息。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，“获取用户在交互屏上的第二触点信息”包括：

获取用户在交互屏上第二位置的点击操作或用户在交互屏上的滑动轨迹，以获取第二触点信息。

10.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤“根据第一向量信息计算机械臂移动的第二向量”中：第一向量和第二向量的方向相同，第一向量的长度和第二向量的长度之间的比值为一固定值。