CN110977984A - 控制条带、机械臂控制方法、装置、***及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制条带、机械臂控制方法、装置、计算机及存储介质，一种控制条带，用于控制机械臂运动，所述控制条带包括起始定位码、速度编码以及终止定位码，所述起始定位码、所述速度编码以及所述终止定位码沿设定方向排布，所述起始定位码与所述终止定位码分别设置在所述速度编码两端；其中，所述起始定位码与所述终止定位码用于定位所述控制条带的位置，所述速度编码用于定义所述机械臂的速度参数。上述控制条带通过将机械臂运动的速度参数进行编码，当机械臂在不能接收实时控制时，使其可以通过读取编码信息得到的速度参数，并根据速度参数进行相应的运动，从而实现通信受限等情况下对机械臂运动的自动控制。

Description

控制条带、机械臂控制方法、装置、***及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及机械控制技术，尤其涉及一种控制条带、机械臂控制方法、装置、***以及计算机可读存储介质。

背景技术

机械臂设备是一种常见的自动机器，被广泛地应用于各种工业或医学等领域中，机械臂设备一般是通过计算机等发送控制命令进行操控，但当机械臂设备应用在例如通讯受限等特殊情况时，传统的机械臂控制方法可能无法将控制命令发送给机械臂设备，导致无法对机械臂设备进行有效的实时控制。

发明内容

基于此，针对上述技术问题，本发明提供一种控制条带、机械臂控制方法、装置、***及存储介质，可以在通信受限等情况下实现对机械臂运动的自动控制。

第一方面，本发明实施例提供了一种控制条带，用于控制机械臂运动，所述控制条带包括起始定位码、速度编码以及终止定位码，所述起始定位码、所述速度编码以及所述终止定位码沿设定方向排布，所述起始定位码与所述终止定位码分别设置在所述速度编码两端；

其中，所述起始定位码与所述终止定位码用于定位所述控制条带的位置，所述速度编码用于定义所述机械臂的速度参数。

上述控制条带，通过将机械臂运动的速度参数进行编码，当机械臂在不能接收实时控制时，使其可以通过读取编码信息得到的速度参数，并根据速度参数进行相应的运动，从而实现通信受限等情况下对机械臂运动的自动控制。

在其中一个实施例中，所述速度编码包括多组编码条，每组编码条中包括所述机械臂运动过程中的时刻信息，以及该时刻对应的所述机械臂的速度参数。

在其中一个实施例中，所述速度参数包括所述机械臂末端在各方向上的线速度和/或角速度。

在其中一个实施例中，所述起始定位码与所述末端定位码为ArUco编码：所述速度编码为RS编码。

第二方面，本发明实施例还提供了一种机械臂控制方法，应用于上述权利要求1至4中任意一项所述的控制条带对机械臂进行控制，所述方法包括：

查找所述控制条带的起始定位码；

控制扫码装置移动至对准所述起始定位码的位置；

控制所述扫码装置沿设定方向移动至所述终止定位码的位置，以读取所述速度编码中的速度参数；

根据所述速度参数控制所述机械臂运动。

上述机械臂控制方法，通过将机械臂运动的速度参数进行编码，当机械臂在不能接收实时控制时，使其可以通过读取编码信息得到的速度参数，并根据速度参数进行相应的运动，从而实现通信受限等情况下对机械臂运动的自动控制。

在其中一个实施例中，在所述查找所述控制条带的起始定位码的步骤前，所述方法还包括：

设定所述机械臂的规划行进路径；

根据所述规划行进路径计算所述机械臂的速度参数；

对所述速度参数进行编码，以生成所述控制条带。

第三方面，本发明实施例还提供一种机械臂控制装置，包括：

查找模块，用于查找所述控制条带的起始定位码；

对准模块，用于控制扫码装置移动至对准所述起始定位码的位置；

读码模块，用于控制所述扫码装置沿设定方向移动至所述终止定位码的位置，以读取所述速度编码中的速度参数；

运动模块，用于根据所述速度参数控制所述机械臂运动。

上述机械臂控制装置，通过将机械臂运动的速度参数进行编码，当机械臂在不能接收实时控制时，使其可以通过读取编码信息得到的速度参数，并根据速度参数进行相应的运动，从而实现通信受限等情况下对机械臂运动的自动控制

第四方面，本发明实施例还提供了一种机械臂控制***，包括机械臂、扫码装置、存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；其中，所述处理器分别与所述机械臂以及所述扫码装置通信连接，所述处理器用于执行所述程序时实现。

上述机械臂控制***，通过将机械臂运动的速度参数进行编码，当机械臂在不能接收实时控制时，使其可以通过读取编码信息得到的速度参数，并根据速度参数进行相应的运动，从而实现通信受限等情况下对机械臂运动的自动控制。

在其中一个实施例中，所述扫码装置包括摄像头，所述摄像头设置在所述机械臂的末端。

第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述的机械臂控制方法。

附图说明

图1为一个实施例中控制条带的模块示意图；

图2为一个实施例中控制条带的结构示意图；

图3为一个实施例中机械臂控制方法的流程示意图；

图4为另一个实施例中机械臂控制方法的流程示意图；

图5为一个实施例中机械臂控制装置的结构示意图；

图6为一个实施例中机械臂控制***的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为一个实施例中控制条带的模块示意图。如图1所示，在一个实施例中，一种控制条带100，用于控制机械臂运动，控制条带100包括起始定位码120、速度编码140以及终止定位码160。起始定位码120、速度编码140以及终止定位码160沿设定方向排布，起始定位码120与终止定位码160分别设置在速度编码140两端；其中，起始定位码120与终止定位码160用于定位控制条带100的位置，速度编码140用于定义机械臂的速度参数。

具体地，控制条带100由起始定位码120，速度编码140以及终止定位码160三部分组成，起始定位码120，速度编码140以及终止定位码160具体可以为二维码或条形码等编码，机械臂设备可以通过扫码装置读取控制条带100上的编码内容，起始定位码120与终止定位码160的编码内容一般可为指定的数字，用于区分该编码为起始定位码120还是终止定位码160，速度编码140的编码内容为控制机械臂的速度参数，该速度参数一般包括机械臂运动的速率值以及运动方向，当机械臂为非匀速运动时还可以包括机械臂运动的加速度值以及加速度方向，该速度参数具体可以由机械臂的规划运动过程计算得到。

控制条带100可以是实体的纸质或其他材质条带，还可以为显示在屏幕等装置上的虚拟图像等。在本实施例中，控制条带100贴设在目标物体上或者通过投影等方式投影在目标物体上。起始定位码120，速度编码140以及终止定位码160按照设定的方向依次排布，该设定方向由机械臂设备的扫码装置的扫码方向确定，一般可以将起始定位码120的位置设为原点建立直角坐标系，将控制条带100沿x轴或y轴方向排布，在进行扫码时先将扫码装置对准起始定位码120，再沿设定方向读取速度编码140上的速度参数信息，从而控制机械臂设备按照该速度参数进行移动。

上述控制条带100，通过将机械臂运动的速度参数进行编码，当机械臂在不能接收实时控制时，使其可以通过读取编码信息得到的速度参数，并根据速度参数进行相应的运动，从而实现通信受限等情况下对机械臂运动的自动控制。

图2为一个实施例中控制条带的结构示意图。如图2所示，在一个实施例中，控制条带200包括起始定位码220，速度编码240以及终止定位码260，其分别可以与上述实施例中的相应结构相同，本实施例中的速度编码240包括多组编码条242，每组编码条242中包括机械臂运动过程中的时刻信息，以及该时刻对应的机械臂的速度参数。

具体的，当机械臂的移动速度不是匀速时，控制条带200中的速度编码240中包括机械臂运动过程中多个时刻的速度参数，每个时刻的速度参数均作为一个编码条242的编码内容，编码条242具体可以为等间隔的黑白条纹，速度编码240中编码条242的数量以及相邻编码条242的时刻间隔可以根据机械臂的规划运动过程确定。

在一个实施例中，上述速度参数包括机械臂末端在各方向上的线速度和/或角速度。由于机械臂的运动不仅限于直线运动，可能还还会进行运动方向的转变，因此速度编码240中的每组速度参数均包括机械臂在空间坐标系中x轴、y轴、z轴方向上的线速度，以及绕x轴、y轴、z轴方向转动的角速度。可以理解的是，当机械臂进行非匀速运送时，速度编码240中速度参数中还可以包括相应的线加速度以及角加速度。

进一步的，上述起始定位码220、末端定位码260以及速度编码240的种类的规格可以根据扫描装置的情况以及实际应用场景确定。在一个优选的实施例中，上述起始定位码220和末端定位码260为ArUco编码：上述速度编码240为RS编码。ArUco编码以及RS编码均常用的二维码编码方式，能够快速准确地被扫码装置识别，其中ArUco编码便于进行定位和识别方向，因此可以将起始定位码220和末端定位码260采用ArUco编码方式，而RS编码具有较强的纠错能力，因此可以讲速度编码240采用RS编码方式。

图3为一个实施例中机械臂控制方法的流程示意图，如图3所示，在一个实施例中，一种机械臂控制方法，应用于上述实施例中的控制条带对机械臂进行控制，机械臂控制方法包括：

步骤S320：查找控制条带的起始定位码。

步骤S340：控制扫码装置移动至对准起始定位码的位置。

具体的，首先可以通过扫码装置查找控制条带的起始定位码，扫码装置具体可以为摄像头等，扫码装置可以设置在机械臂的末端位置。在扫码装置查找到起始定位码的位置后，机械臂带动扫码装置运动以使其对准起始定位码。一般可以降起始定位码的位置作为原点建立直角坐标系，将坐标系中的x轴或y轴方向作为预设方向，控制条带中起始定位码、速度编码以及终止定位码沿着预设方向排布。

步骤S360：控制扫码装置沿设定方向移动至终止定位码的位置，以读取速度编码中的速度参数。

步骤S380：根据速度参数控制机械臂运动。

具体地，在对准起始定位码后，机械臂带动扫码装置从起始定位码开始沿预设方向进行移动，直至扫码装置读取到终止定位码的位置处停止，从运动过程读取的速度编码中解码出速度参数，该速度参数具体可以包括机械臂的规划运动路径中，机械臂末端在各方向上的线速度、线加速度、角速度以角加速度等参数。在获取速度参数后，可以控制机械臂根据速度参数在规划路径上进行运动，从而实现对机械臂的云顶控制。

上述机械臂控制方法，通过将机械臂运动的速度参数进行编码，当机械臂在不能接收实时控制时，使其可以通过读取编码信息得到的速度参数，并根据速度参数进行相应的运动，从而实现通信受限等情况下对机械臂运动的自动控制。

图4为另一个实施例中机械臂控制方法的流程示意图，如图4所示，在上述实施例的基础上，在步骤S320前，本实施例的机械臂控制方法还可以包括：

步骤S312：设定机械臂的规划行进路径。

步骤S314：根据规划行进路径计算机械臂的速度参数。

步骤S316：对速度参数进行编码，以生成控制条带。

具体地，针对控制条带的生成，一般可以事先根据机械臂的操作对象的形态及需求，确定机械臂的规划行进路径，以及到达行进路径中各位置处的时刻，可以计算得到机械臂在运动过程中的相应速度参数，将该速度参数进行编码操作以形成速度编码，并在速度编码的两端加入起始定位编码以及终止定位编码，从而生成完整的控制条带。该控制条带可以打印出纸质实体，也可以以图像的形式在屏幕等装置上进行显示，最终将控制条带设置或显示在设定位置，且保证控制条带中起始定位编码、速度编码以及终止定位编码按照设定方向依次排布，以便于后续扫码装置的读取。

图5为一个实施例中机械臂控制装置的结构示意图，如图5所示，在一个实施例中，一种机械臂控制装置400包括：查找模块420，用于查找控制条带的起始定位码；对准模块440，用于控制扫码装置移动至对准起始定位码的位置；读码模块460，用于控制扫码装置沿设定方向移动至终止定位码的位置，以读取速度编码中的速度参数；运动模块480，用于根据速度参数控制机械臂运动。

具体地，查找模块420可以查找控制条带的起始定位码，并将起始定位码的位置信息发送给对准模块440。对准模块440根据接收到的起始定位码的位置控制扫码装置移动，使扫码装置对准起始定位码。在扫码装置对准起始定位码后，读码模块460控制扫码装置沿设定方向移动，直至扫码装置读取到终止定位码时停止，并将扫码装置在运动过程中读取到的速度编码中的速度参数发送至运动模块480。运动模块480根据接收到的速度参数控制机械臂进行移动，从而实现对机械臂的运动控制。

上述机械臂控制装置400，通过将机械臂运动的速度参数进行编码，当机械臂在不能接收实时控制时，使其可以通过读取编码信息得到的速度参数，并根据速度参数进行相应的运动，从而实现通信受限等情况下对机械臂运动的自动控制。

可以理解的是，本发明实施例所提供的机械臂控制装置可执行本发明任意实施例所提供的机械臂控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。上述实施例中机械臂控制装置所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

图6为一个实施例中机械臂控制***的结构示意图，如图6所示，在一个实施例中，提供一种机械臂控制***500，包括机械臂520、扫码装置540、存储器、处理器560及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；其中，处理器560分别与机械臂520以及扫码装置540通信连接，处理器560用于执行如下步骤：查找控制条带的起始定位码；控制扫码装置移动至对准起始定位码的位置；控制扫码装置沿设定方向移动至终止定位码的位置，以读取速度编码中的速度参数；根据速度参数控制机械臂运动。

具体的，在机械臂控制***500中，机械臂520可以向多维度方向运动，机械臂540的末端设置可以与其他装置进行连接，所连接的装置种类和型号可以根据实际应用场景确定，例如在医学应用中机械臂520末端可以连接手术刀或穿刺针等。机械臂控制***500中还包括扫码装置540，扫码装置540用于读取控制条带中的编码信息，扫码装置540可以设置在机械臂520的外部，通过独立的机构进行移动，也可以固定设置在机械臂520上，由机械臂520进行驱动。在一个优选的实施例中，上述扫码装置540包括摄像头，摄像头设置在机械臂520的末端，从而可以简化机械臂控制***500的结构，并提高扫码移动过程中的位移精度。

机械臂控制***500中还包括由处理器560以及存储器，处理器560以及存储器可以设置在机械臂520的主体内部，也可以独立设置于机械臂520之外，处理器560分别与机械臂520以及扫码装置540通信连接，处理器560可以控制扫码装置540读取控制条带上的编码信息，并对其进行解码以获得控制条带中速度编码所包含的的速度参数，处理器560可以根据该速度参数控制机械臂520的运动。

可以理解的是,本发明实施例所提供的一种机械臂控制***,其处理器执行存储在存储器上的程序不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的机械臂控制方法中的相关操作。

进一步地，上述机械臂控制***中处理器的数量可以是一个或多个，处理器与存储器可以通过总线或其他方式连接。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备/终端/服务器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

在一个实施例中，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可以使得处理器执行如下步骤：查找控制条带的起始定位码；控制扫码装置移动至对准起始定位码的位置；控制扫码装置沿设定方向移动至终止定位码的位置，以读取速度编码中的速度参数；根据速度参数控制机械臂运动。

可以理解的是,本发明实施例所提供的一种包含计算机程序的计算机可读存储介质,其计算机可执行的程序不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的机械臂控制方法中的相关操作。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例中所述的方法。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的较佳实施例及所运用技术原理，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明专利的保护范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种控制条带，用于控制机械臂运动，其特征在于，所述控制条带包括起始定位码、速度编码以及终止定位码，所述起始定位码、所述速度编码以及所述终止定位码沿设定方向排布，所述起始定位码与所述终止定位码分别设置在所述速度编码两端；

其中，所述起始定位码与所述终止定位码用于定位所述控制条带的位置，所述速度编码用于定义所述机械臂的速度参数。

2.根据权利要求1所述的控制条带，其特征在于，所述速度编码包括多组编码条，每组编码条中包括所述机械臂运动过程中的时刻信息，以及该时刻对应的所述机械臂的速度参数。

3.根据权利要求1所述的控制条带，其特征在于，所述速度参数包括所述机械臂末端在各方向上的线速度和/或角速度。

4.根据权利要求1所述的控制条带，其特征在于，所述起始定位码与所述末端定位码为ArUco编码：所述速度编码为RS编码。

5.一种机械臂控制方法，应用于上述权利要求1至4中任意一项所述的控制条带对机械臂进行控制，其特征在于，所述方法包括：

查找所述控制条带的起始定位码；

控制扫码装置移动至对准所述起始定位码的位置；

控制所述扫码装置沿设定方向移动至所述终止定位码的位置，以读取所述速度编码中的速度参数；

根据所述速度参数控制所述机械臂运动。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述查找所述控制条带的起始定位码的步骤前，所述方法还包括：

设定所述机械臂的规划行进路径；

根据所述规划行进路径计算所述机械臂的速度参数；

对所述速度参数进行编码，以生成所述控制条带。

7.一种机械臂控制装置，其特征在于，包括：

查找模块，用于查找所述控制条带的起始定位码；

对准模块，用于控制扫码装置移动至对准所述起始定位码的位置；

读码模块，用于控制所述扫码装置沿设定方向移动至所述终止定位码的位置，以读取所述速度编码中的速度参数；

运动模块，用于根据所述速度参数控制所述机械臂运动。

8.一种机械臂控制***，其特征在于，包括机械臂、扫码装置、存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；其中，所述处理器分别与所述机械臂以及所述扫码装置通信连接，所述处理器用于执行所述程序时实现如权利要求5或6中所述的机械臂控制方法。

9.根据权利要求8所述的机械臂，其特征在于，所述扫码装置包括摄像头，所述摄像头设置在所述机械臂的末端。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求5或6中所述的机械臂控制方法。

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