CN112589786A - 机器人与外部轴协同运动的控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种机器人与外部轴协同运动的控制方法和装置、三维扫描***、电子装置和存储介质。其中，该方法包括：获取三维扫描仪扫描过程中的整体路径点；将外部轴作为机器人的一个关节，并根据机器人的所有关节的参数，建立机器人与外部轴的运动学模型；基于运动学模型，计算整体路径点中的每个路径点对应的关节值；根据计算得到的所述关节值控制所述机器人与所述外部轴协同运动。通过本申请，解决了机器人与外部轴不能协同运动的问题，提升了机器人搭载三维扫描仪在进行大尺寸工件扫描时的运动的灵活性和工作效率。

Description

机器人与外部轴协同运动的控制方法和装置

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种机器人与外部轴协同运动的控制方法和装置、三维扫描***、电子装置和存储介质。

背景技术

在工业生产中，利用机器人搭载扫描仪来实现对工件的扫描是目前常用的工件扫描方式。但在面对大尺寸工件时，机器人由于自身结构和奇异姿态的限制，往往难以满足大尺寸工件扫描工作的要求。

因此，目前技术中大多选择引入外部轴，通过示教方式来手动操作示教器以控制机器人沿规划轨迹运动，并记录运动轨迹。该方式不能实现机器人本体与外部轴同时运动(即机器人本体与外部轴协同运动)，导致机器人运动过程的连贯性和灵活性差，扫描工作完成所需的时间较长。

发明内容

本申请实施例提供了一种机器人与外部轴协同运动的控制方法和装置、三维扫描***、电子装置和存储介质，以至少解决相关技术中机器人本体与外部轴无法协同运动的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种机器人与外部轴协同运动的控制方法，用于三维扫描***中，所述三维扫描***包括所述机器人和所述外部轴，所述机器人安装在所述外部轴上，所述机器人可以随着所述外部轴的运动而改变位置，所述机器人的末端连接有三维扫描仪，该方法包括以下步骤：

获取所述三维扫描仪扫描过程中的整体路径点；

将所述外部轴作为所述机器人的一个关节，并根据所述机器人的所有关节参数，建立所述机器人与所述外部轴的运动学模型；

基于所述运动学模型，计算所述整体路径点中的每个路径点对应的所述机器人到达该点时每个关节的关节值；

根据计算得到的所述关节值控制所述机器人与所述外部轴协同运动。

在其中一些实施例中，所述获取三维扫描仪扫描过程中的整体路径点，包括：获取被扫描工件表面的关键路径点；获取所述三维扫描仪的扫描工艺参数；根据所述关键路径点与所述扫描工艺参数，得到所述三维扫描仪扫描过程中的整体路径点。

在其中一个实施例中，所述获取被扫描工件表面的关键路径点，包括：根据被扫描工件的外形，确定被扫描工件的表面的每个关键路径点的三维坐标和姿态。

在其中一个实施例中，所述扫描工艺参数包括距离参数和角度参数，所述获取所述三维扫描仪的扫描工艺参数，包括：根据所述三维扫描仪的固有参数，确定扫描过程中所述三维扫描仪距离所述关键路径点的距离参数和角度参数。

在其中一个实施例中，所述基于所述运动学模型，计算所述整体路径点中的每个路径点对应的机器人到达该点时每个关节的关节值，包括：基于所述运动学模型，对所述整体路径点中的每个路径点的所述三维坐标和所述姿态，通过逆运动学求解，得到所述机器人与所述外部轴到达每个路径点的所述三维坐标和所述姿态时对应的所述关节值。

在其中一个实施例中，所述基于所述运动学模型，计算所述整体路径点中的每个路径点对应的关节值，还包括：对于未成功通过所述逆运动学求解的路径点进行重新插补和求解，直至所述整体路径点中每个路径点均能求解得到对应的关节值。

第二方面，本申请实施例提供了一种机器人与外部轴协同运动的控制装置，用于三维扫描***中，所述三维扫描***包括所述机器人和所述外部轴，所述机器人安装在所述外部轴上，所述机器人可以随着所述外部轴的运动而改变位置，所述机器人的末端连接有三维扫描仪，该装置包括：

扫描路径获取模块，用于获取所述三维扫描仪扫描过程中的整体路径点；

模型建立模块，用于将所述外部轴作为所述机器人的一个关节，并根据所述机器人的所有关节参数，建立所述机器人与所述外部轴的运动学模型；

关节值计算模块，用于基于所述运动学模型，计算所述整体路径点中的每个路径点对应的机器人到达该点时每个关节的关节值；以及

控制模块，用于根据计算得到的关节值控制所述机器人与外部轴协同运动。

第三方面，本申请实施例提供了一种三维扫描***，包括机器人和外部轴，所述机器人安装在所述外部轴上，所述机器人可以随着所述外部轴的运动而改变位置，所述机器人的末端连接有三维扫描仪，该***还包括如上述第二方面所述的机器人与外部轴协同运动的控制装置。

第四方面，本申请实施例提供了一种电子装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的机器人与外部轴协同运动的控制方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种存储介质，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第一方面所述的机器人与外部轴协同运动的控制方法。

本申请通过获取被扫描工件表面的关键路径点和机器人末端的三维扫描仪的扫描工艺参数，得到机器人末端的三维扫描仪扫描过程的整体路径点，通过机器人与外部轴建立的运动学模型，利用逆运动学求解方式得到每个路径点的关节值，根据计算得到的关节值控制机器人与外部轴运动，实现机器人与外部轴的协同运动，从而提升了机器人搭载三维扫描仪在进行大尺寸工件扫描时的运动的灵活性和工作效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例中机器人与外部轴协同运动的控制方法的应用环境图；

图2是根据本申请实施例的机器人与外部轴协同运动的控制方法的流程图；

图3是根据本申请实施例中获取被扫描工件表面的关键路径点步骤的流程图；

图4是根据本申请实施例中机器人与外部轴协同运动的控制装置的结构示意图；

图5是根据本申请实施例中电子装置的结构示意图；

图6是根据本申请实施例中计算机设备的结构示意图；

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

图1为一个实施例中机器人与外部轴协同运动的控制方法的应用环境图。参照图1，该控制方法应用于机器人与外部轴协同运动的控制***。该控制***包括机器人101，控制器102，外部轴103，三维扫描仪104。机器人101安装在外部轴103上，控制器102通过专用电缆与外部轴103相连，用于向外部轴103发送信号，并控制机器人101和外部轴103的运动。三维扫描仪104安装在机器人101的末端，随着机器人101的运动而运动，对被扫描工件105进行扫描。机器人101具体可以是工业机器人或者协作机器人。

具体地，控制器102获取三维扫描仪扫描过程中的整体路径点；将外部轴103作为机器人101的一个关节，并根据机器人101的所有关节参数，建立机器人与外部轴的运动学模型；基于运动学模型，计算整体路径点中的每个路径点对应的关节值。

在另一个实施例中，提供了一种机器人与外部轴协同运动的控制方法，图2是根据本申请实施例的应用于图1的机器人与外部轴协同运动的控制方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S201，获取三维扫描仪扫描过程中的整体路径点。

其中，三维扫描仪连接在机器人的末端，对工件进行扫描工作。这里的整体路径点指的是整个扫描过程中，扫描仪经过工件表面的整体路径点。可以通过扫描仪与工件表面的情况来计算获得整体路径点，也可以通过其他方式获得，例如可以从机器人本身的控制器来获取得到扫描过程的整体路径点。

步骤S202，将外部轴作为机器人的一个关节，并根据机器人的所有关节参数，建立机器人与外部轴的运动学模型。

其中，机器人安装在外部轴上，可以随着外部轴的运动而改变位置。本实施例中将外部轴作为机器人的一个关节，指的是将外部轴的运动作为机器人一个关节的运动，从而将外部轴与机器人各自的运动整合为外部轴与机器人整体的运动。上述的关节参数，是对机器人关节运动的参数标定，具体可以是用以描述机器人的连杆与关节之间的几何关系的DH参数。上述运动学模型，是指用来描述物体运动的一种模型，具体可以为一种数学方程。

具体的，上述机器人与外部轴的运动学模型的建立主要通过将机器人与外部轴的一些与运动关联的参数，如关节的DH参数作为输入，结合数学方程来获得。本实施例中的机器人的所有关节包括了机器人本体的所有关节以及外部轴，关节的参数能够表征机器人与外部轴的运动，因此可以通过机器人的所有关节的参数来建立机器人与外部轴的运动学模型。

步骤S203，基于运动学模型，计算整体路径点中的每个路径点对应的机器人到达该点时每个关节的关节值。

其中，关节值指的是扫描仪到达路径点时，机器人各个关节的位置，具体可以是机器人每个关节的关节角度。根据步骤S202建立的运动学模型，以及步骤S201获得的整体路径点可以获得每个路径点对应的关节值。

可以理解为，步骤S201获得的整体路径点及步骤S202建立的运动学模型，都可以作为本步骤求解出关节值的输入参数，而一般对于路径点所对应的关节值的求解，就可以基于机器人的运动学模型，来逆向求解出路径点的机器人到达该点时每个关节的关节值。

步骤S204，根据计算得到的关节值控制机器人与外部轴协同运动。

上述协同运动是指机器人在运动过程中，能和外部轴保持同时运动，而不是现有技术中外部轴先运动到指定区域后机器人再进行作业。本实施例中实现机器人与外部轴协同运动的方式为：根据步骤S203求解得出的路径点的关节值，结合客观因素，如扫描仪的硬件参数等，控制机器人和外部轴的协同运动，该协同运动具体包括：上述每个路径点对应的关节值构成一连串的关节值序列，按照一定的时间间隔(可以是固定的间隔)，把每一组关节值数据发送给机器人控制器，由机器人控制器控制机器人和外部轴运动。

上述实施例提供的机器人与外部轴协同运动的控制方法，首先通过获取被扫描工件表面的关键路径点和机器人末端的三维扫描仪的扫描工艺参数，得到机器人末端的三维扫描仪扫描过程的整体路径点，接下来通过机器人与外部轴建立的运动学模型，利用逆运动学求解方式得到每个路径点的关节值，最后根据计算得到的关节值控制机器人与外部轴运动。实现了机器人与外部轴的协同运动，提升了机器人搭载三维扫描仪在进行大尺寸工件扫描时的运动的灵活性和工作效率。

在一个实施例中，如图3所示，上述步骤S201，获取三维扫描仪扫描过程中的整体路径点，具体包括：

步骤301，获取被扫描工件表面的关键路径点。

关键路径点指的是在对被扫描工件的表面进行任务规划时，根据具体情况，例如被扫描工件的情况，所确定的用以表示扫描路径大致方向的点。

步骤302，获取三维扫描仪的扫描工艺参数。

步骤303，根据关键路径点与扫描工艺参数，得到三维扫描仪扫描过程中的整体路径点。

其中，可以通过步骤301获得的关键路径点，及步骤302获得的扫描工艺参数，首先计算出扫描过程中，每个关键路径点对应的扫描仪的位置，通过一定的处理方式，例如对关键路径点进行插补的方式，得到扫描过程中的整体路径点。例如，获取被扫描工件表面的关键路径点为(x1,x2,...,xn)，根据扫描仪的扫描工艺参数，计算出扫描仪扫描时经过的路径点(y1,y2,...,yn)，再通过插补的方式，得到整体路径点为(y1,y2,...,ym)，其中m≥n。

同样地，除了可以通过上述过程中采用关键路径点和扫描工艺参数的方式获的整体路径点，也可以由机器人自身通过其他技术手段获得。

此处，需要说明的是，上述步骤301和步骤302其前后顺序可以调换，也可以同时实现。

在一个实施例中，上述步骤S301，获取被扫描工件表面的关键路径点，还包括：

步骤S401，根据被扫描工件的外形，确定被扫描工件的表面的每个关键路径点的三维坐标和姿态。

具体地，被扫描工件的外形，指的是工件需要被扫描到的外部特征，具体可以为表面积、弧度、不同表面之间的角度等特征，不同工件的外形存在差异，从而扫描时所经过的路径也不一致，因此根据被扫描工件的外形，可以规划出扫描仪沿被扫描工件表面运动的大致路径，即扫描的关键路径点，被扫描的工件至少存在一个关键路径点，关键路径点指的是数量有限的，能够有效表示出被扫描工件外形特点的路径点信息，具体地，可以包括路径点的三维坐标和姿态，也可以是其他能够表示工件外形特点的路径点信息。

在一个实施例中，上述步骤S302中的扫描工艺参数还包括距离参数和角度参数，获取三维扫描仪的扫描工艺参数，还包括：

步骤S501，根据三维扫描仪的固有参数，确定扫描过程中三维扫描仪距离关键路径点的距离参数和角度参数。

三维扫描仪的固有参数，指的是表示三维扫描仪本身特性的一些参数，具体可以是三维扫描仪的硬件参数，也可以是其他相关参数。扫描工艺参数的确定，是为了在扫描路径规划过程中，考虑三维扫描仪自身特性对扫描过程的影响，从而使三维扫描仪能够满足对工件的扫描要求。扫描工艺参数可以包括距离参数和角度参数，也可以是其他能够体现扫描仪实现扫描过程的参数，如扫描仪的扫描速率、扫描分辨率、扫描仪激光线数或者最大扫描面幅等因素。

在一个实施例中，基于运动学模型，计算整体路径点中的每个路径点对应的关节值，还包括：

步骤S601，基于运动学模型，对整体路径点中的每个路径点的三维坐标和姿态，通过逆运动学求解，得到机器人与外部轴到达每个路径点的三维坐标和姿态时对应的关节值。

整体路径点中每个路径点的三维坐标和姿态，具体可以用一组向量或矩阵的方式表示，通过结合运动学模型，来进行逆运动学求解。其中，求解方式具体可以是通过雅可比数值迭代算法，以求解线性方程组的方式，来逆向推导对应的关节值。其中，也可以采用几何法或者解析法来实现对机器人关节值的逆运动学求解。

同样地，对于获取的运动学模型，及整体路径点，也可以通过适用于本技术领域的其他数学处理方式，来求解得到机器人的所有关节值。

在一个实施例中，基于运动学模型，计算整体路径点中的每个路径点对应的关节值，还包括：

步骤S701，对于未成功通过逆运动学求解的路径点进行重新插补和求解，直至整体路径点中每个路径点均能求解得到对应的关节值。

其中，未成功通过逆运动学求解的路径点，具体验证方式可以为，未成功求解出一组关节值，使机器人能够到达该路径点。例如，通过路径点的信息，具体可以是三维坐标和姿态，无法通过各种逆运动学的方式，具体可以是对三维坐标和姿态，进行雅可比数值迭代算法求解，得到一组能够到达该三维坐标和姿态的机器人的关节值。因此，能够成功求解出机器人的关节值，是路径点是否能验证通过的标准，对于通过其他方式获得的扫描过程的整体路径点，也需要满足该验证标准。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种机器人与外部轴协同运动的控制装置400，包括：扫描路径获取模块401、模型建立模块402、关节值计算模块403、以及控制模块404，其中：

扫描路径获取模块401，用于获取三维扫描仪扫描过程中的整体路径点。

模型建立模块402，用于将外部轴作为机器人的一个关节，并根据机器人的所有关节参数，建立机器人与外部轴的运动学模型。

关节值计算模块403，用于基于运动学模型，计算整体路径点中的每个路径点对应的机器人到达该点时每个关节的关节值。

控制模块404，用于根据计算得到的关节值控制机器人与外部轴协同运动。

上述实施例提供了一种机器人与外部轴协同运动的控制装置，首先扫描路径获取模块通过获取被扫描工件表面的关键路径点和机器人末端的三维扫描仪的扫描工艺参数，得到机器人末端的三维扫描仪扫描过程的整体路径点，接下来模型建立模块通过机器人与外部轴建立的运动学模型，关节值计算模块利用逆运动学求解方式得到每个路径点的关节值，最后控制模块根据计算得到的关节值控制机器人与外部轴运动。上述控制装置实现了机器人与外部轴的协同运动，提升了机器人搭载三维扫描仪在进行大尺寸工件扫描时的运动的灵活性和工作效率。

在一个实施例中，扫描路径获取模块401，还用于获取被扫描工件表面的关键路径点，获取三维扫描仪的扫描工艺参数，根据关键路径点与扫描工艺参数，得到三维扫描仪扫描过程中的整体路径点。

在一个实施例中，扫描路径获取模块401，还用于根据被扫描工件的外形，确定被扫描工件的表面的每个关键路径点的三维坐标和姿态。

在一个实施例中，扫描路径获取模块401，还用于根据三维扫描仪的固有参数，确定扫描过程中三维扫描仪距离关键路径点的距离参数和角度参数。

在一个实施例中，关节值计算模块403，还用于基于运动学模型，对整体路径点中的每个路径点的三维坐标和姿态，通过逆运动学求解，得到机器人与外部轴到达每个路径点的三维坐标和姿态时对应的关节值。

在一个实施例中，关节值计算模块403，还用于对于未成功通过逆运动学求解的路径点进行重新插补和求解，直至整体路径点中每个路径点均能求解得到对应的关节值。

关于机器人与外部轴协同运动的控制装置的具体限定可以参见上文中对于机器人与外部轴协同运动的控制方法的限定，在此不再赘述。上述机器人与外部轴协同运动的控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种三维扫描***，包括机器人和外部轴，所述机器人安装在所述外部轴上，所述机器人可以随着所述外部轴的运动而改变位置，所述机器人的末端连接有三维扫描仪，所述***还包括上述实施例提供的机器人与外部轴协同运动的控制装置，对该装置的具体限定可以参见上文中对于机器人与外部轴协同运动控制装置的限定，在此不再赘述。上述三维扫描***可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述***可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上***对应的操作。

在一个实施例中，如图5所示，提供了一种电子装置，包括存储器和处理器。存储器中存储有计算机程序，该电子装置的处理器用于提供计算和控制能力。该电子装置的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。

可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

可选地，在本实施例中，上述处理器执行计算机程序时实现以下步骤：获取三维扫描仪扫描过程中的整体路径点；将外部轴作为机器人的一个关节，并根据机器人的所有关节参数，建立机器人与外部轴的运动学模型；基于运动学模型，计算整体路径点中的每个路径点对应的机器人到达该点时每个关节的关节值；根据计算得到的所述关节值控制所述机器人与所述外部轴协同运动。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取被扫描工件表面的关键路径点；获取三维扫描仪的扫描工艺参数；根据关键路径点与扫描工艺参数，得到三维扫描仪扫描过程中的整体路径点。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据被扫描工件的外形，确定被扫描工件的表面的每个关键路径点的三维坐标和姿态。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据三维扫描仪的固有参数，确定扫描过程中三维扫描仪距离关键路径点的距离参数和角度参数。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：基于运动学模型，对整体路径点中的每个路径点的三维坐标和姿态，通过逆运动学求解，得到机器人与外部轴到达每个路径点的三维坐标和姿态时对应的关节值。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：对于未成功通过逆运动学求解的路径点进行重新插补和求解，直至整体路径点中每个路径点均能求解得到对应的关节值。

需要说明的是，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图6所示。该计算机设备包括通过***总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储预设配置信息集合。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述机器人与外部轴协同运动的控制方法。

本领域技术人员可以理解，图5或图6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：获取三维扫描仪扫描过程中的整体路径点；将外部轴作为机器人的一个关节，并根据机器人的所有关节参数，建立机器人与外部轴的运动学模型；基于运动学模型，计算整体路径点中的每个路径点对应的机器人到达该点时每个关节的关节值；根据计算得到的所述关节值控制所述机器人与所述外部轴协同运动。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取被扫描工件表面的关键路径点；获取三维扫描仪的扫描工艺参数；根据关键路径点与扫描工艺参数，得到三维扫描仪扫描过程中的整体路径点。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据被扫描工件的外形，确定被扫描工件的表面的每个关键路径点的三维坐标和姿态。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据三维扫描仪的固有参数，确定扫描过程中三维扫描仪距离关键路径点的距离参数和角度参数。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：基于运动学模型，对整体路径点中的每个路径点的三维坐标和姿态，通过逆运动学求解，得到机器人与外部轴到达每个路径点的三维坐标和姿态时对应的关节值。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：对于未成功通过逆运动学求解的路径点进行重新插补和求解，直至整体路径点中每个路径点均能求解得到对应的关节值。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上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申请的几种实施方式，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。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种机器人与外部轴协同运动的控制方法，用于三维扫描***中，所述三维扫描***包括所述机器人和所述外部轴，所述机器人安装在所述外部轴上，所述机器人可以随着所述外部轴的运动而改变位置，所述机器人的末端连接有三维扫描仪，其特征在于，所述方法包括：

获取所述三维扫描仪扫描过程中的整体路径点；

将所述外部轴作为所述机器人的一个关节，并根据所述机器人的所有关节参数，建立所述机器人与所述外部轴的运动学模型；

基于所述运动学模型，计算所述整体路径点中的每个路径点对应的机器人到达该点时每个关节的关节值；

根据计算得到的所述关节值控制所述机器人与所述外部轴协同运动。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述获取三维扫描仪扫描过程中的整体路径点，包括：

获取被扫描工件表面的关键路径点；

获取所述三维扫描仪的扫描工艺参数；

根据所述关键路径点与所述扫描工艺参数，得到所述三维扫描仪扫描过程中的整体路径点。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述获取被扫描工件表面的关键路径点，包括：

根据所述被扫描工件的外形，确定所述被扫描工件的表面的每个关键路径点的三维坐标和姿态。

4.根据权利要求2或3所述方法，其特征在于，所述扫描工艺参数包括距离参数和角度参数，所述获取所述三维扫描仪的扫描工艺参数，包括：

根据所述三维扫描仪的固有参数，确定扫描过程中所述三维扫描仪距离所述关键路径点的距离参数和角度参数。

5.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述基于所述运动学模型，计算所述整体路径点中的每个路径点对应的关节值，包括：

基于所述运动学模型，对所述整体路径点中的每个路径点的所述三维坐标和所述姿态，通过逆运动学求解，得到所述机器人与所述外部轴到达每个路径点的所述三维坐标和所述姿态时对应的所述关节值。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述基于所述运动学模型，计算所述整体路径点中的每个路径点对应的所述机器人到达该点时每个关节的关节值，还包括：

对于未成功通过所述逆运动学求解的路径点进行重新插补和求解，直至所述整体路径点中每个路径点均能求解得到对应的关节值。

7.一种机器人与外部轴协同运动的控制装置，用于三维扫描***中，所述三维扫描***包括所述机器人和所述外部轴，所述机器人安装在所述外部轴上，所述机器人可以随着所述外部轴的运动而改变位置，所述机器人的末端连接有三维扫描仪，其特征在于，所述装置包括扫描路径获取模块、模型建立模块、关节值计算模块、以及控制模块；

所述扫描路径获取模块，用于获取所述三维扫描仪扫描过程中的整体路径点；

所述模型建立模块，用于将所述外部轴作为所述机器人的一个关节，并根据所述机器人的所有关节参数，建立所述机器人与所述外部轴的运动学模型；

所述关节值计算模块，用于基于所述运动学模型，计算所述整体路径点中的每个路径点对应的机器人到达该点时每个关节的关节值；

所述控制模块，用于根据计算得到的所述关节值控制所述机器人与所述外部轴协同运动。

8.一种三维扫描***，包括机器人和外部轴，所述机器人安装在所述外部轴上，所述机器人可以随着所述外部轴的运动而改变位置，所述机器人的末端连接有三维扫描仪，其特征在于，所述***还包括权利要求7所述的机器人与外部轴协同运动的控制装置。

9.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至6中任一项所述的机器人与外部轴协同运动的控制方法。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求1至6中任一项所述的机器人与外部轴协同运动的控制方法。

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