CN114378813B - 机械手臂的控制方法、装置和计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了机械手臂的控制方法、装置和计算机可读介质，该方法包括：获取机械手臂的长度参数；获取机械手臂的角度参数和工作位置参数中的第一参数；其中，角度参数用于表征机械手臂与安装平面的夹角，工作位置参数用于表征机械手臂末端的位置；根据第一参数和长度参数，计算角度参数与工作位置参数中的第二参数；以及根据计算得到的第二参数对机械手臂进行控制。本方案能够提高机械手臂的控制精度。

Description

机械手臂的控制方法、装置和计算机可读介质

技术领域

本发明涉及工业技术领域，特别涉及机械手臂的控制方法、装置和计算机可读介质。

背景技术

在工业生产领域中，通过让机械手参与到工业生产中，能够极大地提高工业生产的效率。比如，通过使用并联机械手臂进行上下料，极大地提高了转盘式丝网印刷的生产效率。

然而，随着工业要求越来越高，机械手臂的工作环境也越来越复杂。比如，在有些环境下对机械手臂的角度有限制，而在有些环境下对机械手臂的工作位置有限制。因此，在不同环境下均采用固定方式对机械手臂进行控制势必会导致控制精度较低。

发明内容

本发明提供了机械手臂的控制方法、装置和计算机可读介质，能够提高机械手臂的控制精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种机械手臂的控制方法，包括：

获取机械手臂的长度参数；

获取所述机械手臂的角度参数和工作位置参数中的第一参数；其中，所述角度参数用于表征所述机械手臂与安装平面的夹角，所述工作位置参数用于表征所述机械手臂末端的位置；

根据所述第一参数和所述长度参数，计算所述角度参数与所述工作位置参数中的第二参数；以及，

根据计算得到的所述第二参数对所述机械手臂进行控制。

在一种可能的实现方式中，所述第一参数为所述机械手臂的角度参数，且所述第二参数为所述机械手臂的工作位置参数；

所述机械手臂包括：机械主臂和机械从臂；所述机械主臂包括第一机械主臂和第二机械主臂；

所述根据所述第一参数和所述长度参数计算所述角度参数与所述工作位置参数中的第二参数的步骤，包括：

获取主臂连接点间距；其中，所述主臂连接点间距用于表征所述第一机械主臂的驱动点和第二机械主臂的驱动点之间的距离；

利用所述主臂连接点间距、所述机械主臂长度和所述角度参数，计算所述机械手臂的关节点坐标信息；其中，所述关节点用于表征所述机械主臂和所述机械从臂的连接点；

根据所述关节点坐标信息，确定所述机械手臂的工作位置参数。

在一种可能的实现方式中，所述计算所述机械手臂的关节点坐标信息的步骤，包括：

根据所述主臂连接点间距、机械主臂长度和角度计算关节点信息；其中，所述角度用于表征所述机械主臂与机械臂固定平面的夹角，所述关节点用于表征所述机械主臂和所述机械从臂的连接点。

在一种可能的实现方式中，所述根据主臂连接点间距、机械主臂长度和角度计算关节点信息的步骤，包括：

利用如下计算式计算所述关节点坐标信息：

其中，D_x用于表征关节点的横坐标信息，D_y用于表征关节点的纵坐标信息，L用于表征所述主臂连接点间距，L₁用于表征所述机械主臂长度，θ₀用于表征所述角度。

在一种可能的实现方式中，当所述机械手臂的安装平面与水平面的夹角为θ时，所述根据所述关节点坐标信息，确定所述机械手臂的工作位置参数的步骤，包括：

利用如下计算式计算所述工作位置坐标：

其中，[x′,y′]用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面的夹角为θ时的工作位置坐标，[x,y]用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标。

在一种可能的实现方式中，所述机械手臂包括至少两对机械主臂和机械从臂；

所述计算所述机械手臂的关节点坐标信息包括：针对每一对的机械主臂和机械从臂均计算关节点坐标信息。

在一种可能的实现方式中，所述第一参数为所述机械手臂的工作位置参数，且所述第二参数为所述机械手臂的角度参数；

所述机械手臂包括：机械主臂和机械从臂；所述机械主臂包括第一机械主臂和第二机械主臂；

所述根据所述第一参数和所述长度参数计算所述角度参数与所述工作位置参数中的第二参数的步骤，包括：

根据所述工作位置参数和主臂连接点间距，计算所述机械主臂的驱动点与该工作位置之间的驱动距离；其中，所述主臂连接点间距用于表征所述第一机械主臂的驱动点和第二机械主臂的驱动点之间的距离；

利用所述驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和所述工作位置参数，计算所述角度参数。

在一种可能的实现方式中，所述利用所述驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和所述工作位置参数计算所述角度参数的步骤，包括：

利用驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和所述工作位置参数，计算所述机械主臂与机械臂固定平面之间的夹角；其中，所述驱动距离用于表征所述机械主臂的驱动点与工作位置之间的距离。

在一种可能的实现方式中，当所述机械手臂的安装平面与水平面平行时，所述工作位置参数的确定步骤，包括：

获取机械手臂的安装平面与水平面非平行时的工作位置坐标[x′,y′]；

利用如下计算式计算机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标：

其中，θ用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面的夹角，[x,y]用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标。

在一种可能的实现方式中，所述机械手臂包括至少两对机械主臂和机械从臂；

所述计算所述角度参数的步骤包括：针对每一对的机械主臂和机械从臂均分别计算所述角度参数。

第二方面，本发明实施例提供了一种机械手臂的控制装置，包括：长度参数获取模块、第一参数获取模块、第二参数计算模块和机械手臂控制模块；

所述长度参数获取模块，用于获取机械手臂的长度参数；

所述第一参数获取模块，用于获取所述机械手臂的角度参数和工作位置参数中的第一参数；其中，所述角度参数用于表征所述机械手臂与安装平面的夹角，所述工作位置参数用于表征所述机械手臂末端的位置；

所述第二参数计算模块，用于根据所述第一参数获取模块获取到的所述第一参数和所述长度参数获取模块获取到的所述长度参数，计算所述角度参数与所述工作位置参数中的第二参数；以及，

所述机械手臂控制模块，用于根据所述第二参数计算模块计算得到的所述第二参数对所述机械手臂进行控制。

在一种可能的实现方式中，所述第一参数为所述机械手臂的角度参数，且所述第二参数为所述机械手臂的工作位置参数；

所述机械手臂包括：机械主臂和机械从臂；所述机械主臂包括第一机械主臂和第二机械主臂；

所述第二参数计算模块在根据所述第一参数和所述长度参数计算所述角度参数与所述工作位置参数中的第二参数时，配置成执行如下操作：

获取主臂连接点间距；其中，所述主臂连接点间距用于表征所述第一机械主臂的驱动点和第二机械主臂的驱动点之间的距离；

利用所述主臂连接点间距、所述机械主臂长度和所述角度参数，计算所述机械手臂的关节点坐标信息；其中，所述关节点用于表征所述机械主臂和所述机械从臂的连接点；

根据所述关节点坐标信息，确定所述机械手臂的工作位置参数。

在一种可能的实现方式中，所述第二参数计算模块在计算所述机械手臂的关节点坐标信息时，配置成根据所述主臂连接点间距、机械主臂长度和角度计算关节点信息；其中，所述角度用于表征所述机械主臂与机械臂固定平面的夹角，所述关节点用于表征所述机械主臂和所述机械从臂的连接点。

在一种可能的实现方式中，所述第二参数计算模块在根据所述主臂连接点间距、机械主臂长度和角度计算关节点信息时，配置成执行如下操作：

利用如下计算式计算所述关节点坐标信息：

其中，D_x用于表征关节点的横坐标信息，D_y用于表征关节点的纵坐标信息，L用于表征所述主臂连接点间距，L₁用于表征所述机械主臂长度，θ₀用于表征所述角度。

在一种可能的实现方式中，进一步包括：第一位置参数确定模块；

所述第一位置参数确定模块在机械手臂的安装平面与水平面的夹角为θ，且根据所述关节点坐标信息确定机械手臂的工作位置参数时，配置成执行如下操作：

利用如下计算式计算所述工作位置坐标：

其中，[x′,y′]用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面的夹角为θ时的工作位置坐标，[x,y]用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标。

在一种可能的实现方式中，所述机械手臂包括至少两对机械主臂和机械从臂；

所述第二参数计算模块在计算所述机械手臂的关节点坐标信息时，配置成针对每一对的机械主臂和机械从臂均计算关节点坐标信息。

在一种可能的实现方式中，所述第一参数为所述机械手臂的工作位置参数，且所述第二参数为所述机械手臂的角度参数；

所述机械手臂包括：机械主臂和机械从臂；所述机械主臂包括第一机械主臂和第二机械主臂；

所述第二参数计算模块在根据所述第一参数和所述长度参数计算所述角度参数与所述工作位置参数中的第二参数时，配置成执行如下操作：

根据所述工作位置参数和主臂连接点间距，计算所述机械主臂的驱动点与该工作位置之间的驱动距离；其中，所述主臂连接点间距用于表征所述第一机械主臂的驱动点和第二机械主臂的驱动点之间的距离；

利用所述驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和所述工作位置参数，计算所述角度参数。

在一种可能的实现方式中，所述第二参数计算模块在利用所述驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和所述工作位置参数计算所述角度参数时，配置成执行如下操作：

利用驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和所述工作位置参数，计算所述机械主臂与机械臂固定平面之间的夹角；其中，所述驱动距离用于表征所述机械主臂的驱动点与工作位置之间的距离。

在一种可能的实现方式中，进一步包括：第二位置参数确定模块；

所述第二位置参数确定模块在所述机械手臂的安装平面与水平面平行，且确定所述工作位置参数时，配置成执行如下操作：

获取机械手臂的安装平面与水平面非平行时的工作位置坐标[x′,y′]；

利用如下计算式计算机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标：

其中，θ用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面的夹角，[x,y]用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标。

在一种可能的实现方式中，所述机械手臂包括至少两对机械主臂和机械从臂；

所述第二参数计算模块在计算所述角度参数时，配置成针对每一对的机械主臂和机械从臂均分别计算所述角度参数。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算设备，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；

所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；

所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行第一方面中任一所述的方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行第一方面中任一所述的方法。

第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一所述的方法。

由上述技术方案可知，在对机械手臂进行控制时，可以首先获取机械手臂的长度参数，然后获取机械手臂的角度参数和工作位置参数两者其中一个的第一参数，如此利用该第一参数并结合获取到的长度参数，即可计算得到角度参数和工作位置参数两者中的另一个的第二参数，从而可以利用该第二参数对机械手臂进行控制。由此可见，本方案可以在能够得到角度参数的环境中对机械手臂进行控制，也可以在能够得到工作位置参数的环境中对机械手臂进行控制。如此，通过在不同的环境下，利用已知参数准确的计算出另一个控制参数，保证了在利用该控制参数进行机械手臂的控制时能够具有更高的控制精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以基于这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的一种机械手臂的控制方法的流程图；

图2是本发明一个实施例提供的一种机械手臂的结构示意图；

图3是本发明一个实施例提供的一种工作位置参数计算方法的流程图；

图4是本发明一个实施例提供的另一种机械手臂的结构示意图；

图5是本发明一个实施例提供的一种非水平安装的机械手臂的结构示意图；

图6是本发明一个实施例提供的一种角度参数计算方法的流程图；

图7是本发明一个实施例提供的又一种机械手臂的结构示意图；

图8是本发明一个实施例提供的一种机械手臂的控制装置的结构示意图；

图9是本发明一个实施例提供的一种计算设备的示意图。

附图标记列表

101：获取机械手臂的长度参数

102：获取机械手臂的角度参数和工作位置参数中的第一参数

103：根据第一参数和长度参数，计算角度参数与工作位置参数中的第二参数

104：根据计算得到的第二参数对机械手臂进行控制

200：机械手臂 211：第一机械主臂 212：第一机械从臂

221：第二机械主臂 222：第二机械从臂

301：获取主臂连接点间距

302：利用主臂连接点间距、机械主臂长度和角度参数，计算机械手臂的关节点坐标信息

303：根据关节点坐标信息，确定机械手臂的工作位置参数

601：根据工作位置参数和主臂连接点间距，计算机械主臂的驱动点与该工作位置之间的驱动距离

602：利用驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和工作位置参数，计算角度参数

801：长度参数获取模块 802：第一参数获取模块 803：第二参数计算模块

804：机械手臂控制模块 901：存储器 902：处理器

900：计算设备 100：机械手臂的控制方法 800：机械手臂的控制装置

具体实施方式

如前，机械手在工业生产领域发挥着巨大的作用，其极大地提高了工业生产的效率。比如，转盘式丝网印刷中，通过利用2D并联机器人可以提高上下料的节拍，而通过机器人提高上下料的节拍能够使得其印刷速度从50支/分提高到70支/分，大大提高了其生产的效率。

然而，随着机械手臂的应用越来越广泛，不仅对机械手臂的结构要求越来越高，其应用环境也越来越复杂，这就导致机械手臂的工作空间经常受到限制，从而为机械手臂的控制带来了挑战。比如，在有些环境中，机械手臂的角度会受到限制，只能以某一角度或某一角度范围进行工作；再比如，在另一些环境中，对机械手臂的末端工作位置有限制，需要控制机械手臂以相应的角度去工作，从而满足机械手臂的末端能够位于工作位置上。由此可见，如果采用固定的参数控制方式对机械手臂进行控制，显然无法保证机械手臂的控制精度，甚至无法使机械手臂正常工作。

基于此，本发明针对工作位置参数和角度参数这两种常用的机械手臂控制参数，考虑在不同环境下利用已知的控制参数来确定另一个未知控制参数，从而通过得到的控制参数对机械手臂进行控制，达到提高机械手臂控制精度的目的。

下面结合附图对本发明实施例提供的机械手臂的控制方法、装置和计算机可读介质进行详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种机械手臂的控制方法100，该方法可以包括如下步骤：

步骤101：获取机械手臂的长度参数；

步骤102：获取机械手臂的角度参数和工作位置参数中的第一参数；其中，角度参数用于表征机械手臂与安装平面的夹角，工作位置参数用于表征机械手臂末端的位置；

步骤103：根据第一参数和长度参数，计算角度参数与工作位置参数中的第二参数；以及，

步骤104：：根据计算得到的第二参数对机械手臂进行控制。

由上述技术方案可知，本实施例在对机械手臂进行控制时，考虑在不同环境下，利用已知的机械手臂的控制参数去计算未知的机械手臂的控制参数，从而利用该控制参数对机械手臂进行控制。如此能够使得在对机械手臂进行控制时，能够根据环境因素、空间限制等情况，采用灵活的参数控制方式，从而提高机械手臂的控制精度。

如图2所示，通常机械手臂200可以包括机械主臂和机械从臂；机械主臂还可以进一步包括第一机械主臂211和第二机械主臂221，机械从臂还可以进一步包括第一机械从臂212和第二机械从臂222。因此，在计算机械手臂200的关节点坐标信息和确定角度参数时，都应针对每一对的机械主臂和机械从臂分别计算。即针对第一机械臂计算关节点坐标信息，针对第二关节点坐标信息；以及针对第一机械臂计算角度参数，针对第二机械臂计算角度参数。机械手臂200与安装平面之间的夹角则表征上述角度参数，机械手臂200末端的位置，也即机械从臂的末端位置信息则表征上述工作位置参数。

根据上述步骤101至步骤104可知，显然本方案可以主要包括两种情景：

情景一：机械手臂的角度参数已知，机械手臂的工作位置参数未知；

情景二：机械手臂的工作位置参数已知，机械手臂的角度参数位置。

下面对上述情景一和情景二分别进行说明。

1、情景一

在对机械手臂进行控制时，经常会遇到机械手臂的安装空间内有限，因而导致机械手臂的工作角度是一定的，而这个时候就像需要根据该已定的角度参数来确定机械手臂的末端所能工作的位置。如此可以将工作点设置在机械手臂末端所能达到的位置，然后控制机械手臂按照该工作位置参数进行工作。

如此，当第一参数为机械手臂的角度参数，且第二参数为机械手臂的工作位置参数时，如图3所示，步骤103在根据第一参数和长度参数计算第二参数工作位置参数时可以通过如下步骤实现：

步骤301：获取主臂连接点间距；其中，主臂连接点间距用于表征第一机械主臂的驱动点和第二机械主臂的驱动点之间的距离；

步骤302：利用主臂连接点间距、机械主臂长度和角度参数，计算机械手臂的关节点坐标信息；其中，关节点用于表征机械主臂和机械从臂的连接点；

步骤303：根据关节点坐标信息，确定机械手臂的工作位置参数。

本实施例中，考虑到机械手臂的角度和机械手臂的工作位置之间存在着几何结构关系，因此利用机械手臂的角度参数和机械手臂的长度参数，能够准确计算得到机械手臂的工作位置参数，从而为对机械手臂进行高精度的控制提供了保证。

步骤302在计算机械手臂的关节点坐标信息时，可以根据主臂连接点间距、机械主臂长度和表征机械主臂和机械固定平面的夹角的角度来计算关节点信息。

当然，如图4所示为情景一下的并联式机械手臂结构示意图，对于该并联式机械手臂结构，由于其包含第一机械臂和第二机械臂两条机械手臂，而第一机械臂又具体包括第一机械主臂和第二机械从臂，第二机械臂具体包括第二机械主臂和第二机械从臂。因此，在计算关节点坐标信息时，应分别计算第一机械臂的关节点D的坐标，以及第二机械臂的关节点E的坐标。进而步骤303在根据关节点坐标信息确定机械手臂的工作位置参数时，应根据第一机械臂的关节点D的坐标和第二机械臂的关节点E的坐标来确定机械手臂的工作位置参数。

1.1、第一机械臂的关节点D的坐标计算

如图4所示，A和B分别为第一机械主臂和第二机械主臂的驱动点，其之间的距离即为主臂连接点间距，A和B所在平面构成了机械手臂的安装平面。则在根据主臂连接点间距、机械主臂长度和角度计算第一机械臂的关节点D的坐标时，则可以通过如下计算式来进行计算：

其中，D_x用于表征D关节点的横坐标信息，D_y用于表征D关节点的纵坐标信息，L用于表征主臂连接点间距，L₁用于表征机械主臂长度，θ₁用于表征第一角度。

由上述公式可知，在已经获知到主臂连接点间距、机械主臂的长度以及角度之后能够通过上述计算式分别得到关节点D的坐标信息。值得说明的是，上述计算式中表征主表连接点间距的L₁在本实施例的计算中应为第一机械主臂的长度，θ₁应为第一机械主臂和安装平面之间的夹角，即第一角度。

1.2、第二机械臂的关节点E的坐标计算

如图4所示，在根据主臂连接点间距、机械主臂长度和角度计算第二机械臂的关节点E的坐标时，则可以通过如下计算式来进行计算：

其中，E_x用于表征E关节点的横坐标信息，E_y用于表征E关节点的纵坐标信息，L₂用于表征机械主臂长度，θ₂用于表征第二角度。

由上述公式可知，在已经获知到主臂连接点间距、机械主臂的长度以及角度之后能够通过上述计算式分别得到关节点E的坐标信息。同样需要说明的是，上述计算式中表征主表连接点间距的L₂在本实施例的计算中应为第二机械主臂的长度，θ₂应为第二机械主臂和安装平面之间的夹角，即第二角度。

1.3、工作位置C的计算

在一种可能的实现方式中，如图4所示，在根据关节点坐标计算工作位置坐标时，首先可以利用如下计算式计算K点坐标：

其中，K点为HC和DE的交点，H为以两个关节点为圆心，关节点到工作位置C的距离为半径的圆的交点，K_x用于表征K点的横坐标信息，K_y用于表征K点的纵坐标信息，i用于表征DK的长度，k用于表征DE的长度。

进一步，通过得到的K点坐标，利用如下计算式计算得到工作位置C点的坐标：

其中，C_x用于表征C点的横坐标信息，C_y用于表征C点的纵坐标信息，h用于表征KC的长度。

如此，通过利用计算得到的关节点D的坐标、关节点D的坐标和K点的坐标，能够准确计算出机械手臂的末端工作位置C点的坐标。

1.4、坐标转换

由于随着机械手臂的工作环境越来越复杂，经常会出现机械手臂的安装不是处于水平状态的。如果按照水平状态安装的条件对机械手臂进行控制，势必会造成的控制精度的下降。基于此，如图5所示，机械手臂的安装和水平面存在夹角θ，那么此时可以利用如下计算式，将水平状态下得到的C点工作位置的坐标转换到具有夹角θ状态下的C点工作位置坐标：

其中，[x′,y′]用于表征机械手臂的安装平面与水平面的夹角为θ时的工作位置坐标，[x,y]用于表征机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标。

同理，如果获取到的工作位置坐标为在机械手臂的安装平面与水平面非平行时的工作位置坐标，在确定工作位置参数时，可以通过如下计算式转换为机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标：

由此可见，本方案不仅考虑到了不同环境所造成的的空间限制，而且考虑了安装是否水平的情况。如此，即使安装平面不再水平状态下可以通过上述计算式进行坐标转换，从而进一步提高机械手臂的控制精度。

2、情景二

在对机械手臂进行控制时，经常会遇到机械手臂末端所要工作的位置是一定的，而这个时候就需要根据已定的工作位置参数来确定机械手臂的工作角度参数。如此通过控制机械手臂按照该角度参数进行工作，能够保证机械手臂的末端工作位置能够达到已定的工作位置处。

如此，当第一参数为机械手臂的工作位置参数，且第二参数为机械手臂的角度参数时，如图6所示，步骤103在根据第一参数和长度参数计算第二参数角度参数时可以通过如下步骤实现：

步骤601：根据工作位置参数和主臂连接点间距，计算机械主臂的驱动点与该工作位置之间的驱动距离；其中，主臂连接点间距用于表征第一机械主臂的驱动点和第二机械主臂的驱动点之间的距离；

步骤602：利用驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和工作位置参数，计算角度参数。

本实施例中，当机械手臂的工作位置C的坐标能够确定时，那么可以利用该工作位置的坐标和主臂连接点间距来计算机械主臂的驱动点与工作位置C点之间的驱动距离，从而进一步利用得到的结果结合机械臂的长度等参数确定出机械臂的角度参数。如此通过利用工作位置计算得到机械臂的工作角度，保证了机械臂工作时能够更加准确地运动到所要工作的目标位置。

步骤602在利用驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和工作位置参数计角度参数时，可以利用驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和工作参数计算机械主臂与机械臂固定平面之间的夹角。

如图7所示为情景二下的并联式机械手臂结构示意图，对于该并联式机械手臂结构，由于其包含第一机械臂和第二机械臂两条机械手臂，而第一机械臂又具体包括第一机械主臂和第二机械从臂，第二机械臂具体包括第二机械主臂和第二机械从臂。因此，在计算机械主臂的驱动点与工作位置之间的驱动距离时，应分别计算第一机械主臂的驱动点与工作位置之间的驱动距离AC，以及第二机械主臂的驱动点与工作位置之间的驱动距离BC。进而利用第一机械臂的驱动距离AC结合机械臂的长度计算第一机械主臂与机械臂固定平面之间的第一角度，以及利用第二机械臂的驱动距离BC结合机械臂的长度计算第二机械主臂与机械臂固定平面之间的第二角度。

2.1、第一机械臂的第一角度的计算

如图7所示，在计算第一机械臂的第一角度时，首先利用主臂连接点间距和工作位置的坐标C(x，y)，通过如下计算式计算第一机械臂的驱动距离AC：

其中，e用于表征主臂连接点间距AB的1/2。

如图7所示，显然，第一角度θ₁、∠DAC和∠OAC三者的和为180°、而∠OAC可以通过计算得到，而∠DAC可以通过/>如此，即可通过第一角度θ₁、∠DAC和∠OAC三个角度之间的关系计算得到第一角度θ₁即：

2.2第二机械臂的第二角度的计算

如图7所示，在计算第二机械臂的第二角度时，首先利用主臂连接点间距和工作位置的坐标C(x，y)，通过如下计算式计算第二机械臂的驱动距离BC：

其中，e用于表征主臂连接点间距AB的1/2。

如图7所示，显然，第二角度θ₂、∠EBC和∠OBC三者的和为180°、而∠OBC可以通过计算得到，而∠EBC可以通过/>如此，即可通过第二角度θ₂、∠EBC和∠OBC三个角度之间的关系计算得到第一角度θ₂即：

由此可见，通过利用工作位置参数，并结合各机械臂的长度，能够准确计算得到机械臂应该以怎样的工作角度运行，从而保证工作臂的末端能够在指定的工作位置进行工作。

值得指出的是，不管是情景一还是情景二，在计算所有量时均没有利用第一机械臂和第二机械臂的对称情况下的特性。因此，本方案不仅适用于对称结构的机械手臂，而且适用于非对称结构的机械手臂，应用范围较广。

此外，容易理解的是，上述以两个机械臂的例子进行了说明，在其他的一些实施例中，显然机械手臂的机械臂还可以包括大于两个机械臂的情况。

如图8所示，本发明实施例提供了一种机械手臂的控制装置800，该装置可以包括：长度参数获取模块801、第一参数获取模块802、第二参数计算模块803和机械手臂控制模块804；

长度参数获取模块801，用于获取机械手臂的长度参数；

第一参数获取模块802，用于获取机械手臂的角度参数和工作位置参数中的第一参数；其中，角度参数用于表征机械手臂与安装平面的夹角，工作位置参数用于表征机械手臂末端的位置；

第二参数计算模块803，用于根据第一参数获取模块802获取到的第一参数和长度参数获取模块801获取到的长度参数，计算角度参数与工作位置参数中的第二参数；以及，

机械手臂控制模块804，用于根据第二参数计算模块803计算得到的第二参数对机械手臂进行控制。

在一种可能的实现方式中，第一参数为机械手臂的角度参数，且第二参数为机械手臂的工作位置参数；

机械手臂包括：机械主臂和机械从臂；机械主臂包括第一机械主臂和第二机械主臂；

第二参数计算模块803在根据第一参数和长度参数计算角度参数与工作位置参数中的第二参数时，配置成执行如下操作：

获取主臂连接点间距；其中，主臂连接点间距用于表征第一机械主臂的驱动点和第二机械主臂的驱动点之间的距离；

利用主臂连接点间距、机械主臂长度和角度参数，计算机械手臂的关节点坐标信息；其中，关节点用于表征机械主臂和机械从臂的连接点；

根据关节点坐标信息，确定机械手臂的工作位置参数。

在一种可能的实现方式中，第二参数计算模块803在计算机械手臂的关节点坐标信息时，配置成根据主臂连接点间距、机械主臂长度和角度计算关节点信息；其中，角度用于表征机械主臂与机械臂固定平面的夹角，关节点用于表征机械主臂和机械从臂的连接点。

在一种可能的实现方式中，第二参数计算模块803在根据主臂连接点间距、机械主臂长度和角度计算关节点信息时，配置成执行如下操作：

利用如下计算式计算关节点坐标信息：

其中，D_x用于表征关节点的横坐标信息，D_y用于表征关节点的纵坐标信息，L用于表征主臂连接点间距，L₁用于表征机械主臂长度，θ₁用于表征角度。

在一种可能的实现方式中，进一步包括：第一位置参数确定模块；

第一位置参数确定模块在机械手臂的安装平面与水平面的夹角为θ，且根据关节点坐标信息确定机械手臂的工作位置参数时，配置成执行如下操作：

利用如下计算式计算工作位置坐标：

其中，[x′,y′]用于表征机械手臂的安装平面与水平面的夹角为θ时的工作位置坐标，[x,y]用于表征机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标。

在一种可能的实现方式中，机械手臂包括至少两对机械主臂和机械从臂；

第二参数计算模块803在计算机械手臂的关节点坐标信息时，配置成针对每一对的机械主臂和机械从臂均计算关节点坐标信息。

在一种可能的实现方式中，第一参数为机械手臂的工作位置参数，且第二参数为机械手臂的角度参数；

机械手臂包括：机械主臂和机械从臂；机械主臂包括第一机械主臂和第二机械主臂；

第二参数计算模块803在根据第一参数和长度参数计算角度参数与工作位置参数中的第二参数时，配置成执行如下操作：

根据工作位置参数和主臂连接点间距，计算机械主臂的驱动点与该工作位置之间的驱动距离；其中，主臂连接点间距用于表征第一机械主臂的驱动点和第二机械主臂的驱动点之间的距离；

利用驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和工作位置参数，计算角度参数。

在一种可能的实现方式中，第二参数计算模块803在利用驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和工作位置参数计算角度参数时，配置成执行如下操作：

利用驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和工作位置参数，计算机械主臂与机械臂固定平面之间的夹角；其中，驱动距离用于表征机械主臂的驱动点与工作位置之间的距离。

在一种可能的实现方式中，进一步包括：第二位置参数确定模块；

第二位置参数确定模块在机械手臂的安装平面与水平面平行，且确定工作位置参数时，配置成执行如下操作：

获取机械手臂的安装平面与水平面非平行时的工作位置坐标[x′,y′]；

利用如下计算式计算机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标：

其中，θ用于表征机械手臂的安装平面与水平面的夹角，[x,y]用于表征机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标。

在一种可能的实现方式中，机械手臂包括至少两对机械主臂和机械从臂；

第二参数计算模块803在计算角度参数时，配置成针对每一对的机械主臂和机械从臂均分别计算角度参数。

如图9所示，本发明一个实施例还提供了计算设备900，包括：至少一个存储器901和至少一个处理器902；

至少一个存储器901，用于存储机器可读程序；

至少一个处理器902，与至少一个存储器901耦合，用于调用机器可读程序，执行上述任一实施例提供的机械手臂的控制方法100。

本发明还提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行上述任一实施例提供的机械手臂的控制方法100。本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述的机械手臂的控制方法100。具体地，可以提供配有存储介质的***或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该***或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。

在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。

用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。

此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作***等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。

此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到***计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展模块中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展模块上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。

需要说明的是，上述各流程和各装置结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的***结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。其中，上述起机械手臂的控制装置与机械手臂的控制方法基于同一发明构思。

以上各实施例中，硬件模块可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件模块可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件模块还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。

上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.机械手臂的控制方法，其特征在于，包括：

获取机械手臂的长度参数；

获取所述机械手臂的角度参数和工作位置参数中的第一参数；其中，所述角度参数用于表征所述机械手臂与安装平面的夹角，所述工作位置参数用于表征所述机械手臂末端的位置；

根据所述第一参数和所述长度参数，计算所述角度参数与所述工作位置参数中的第二参数；以及，

根据计算得到的所述第二参数对所述机械手臂进行控制，其中，

所述第一参数为所述机械手臂的角度参数，且所述第二参数为所述机械手臂的工作位置参数；

所述机械手臂包括：机械主臂和机械从臂；所述机械主臂包括第一机械主臂和第二机械主臂；

所述根据所述第一参数和所述长度参数计算所述角度参数与所述工作位置参数中的第二参数的步骤，包括：

获取主臂连接点间距；其中，所述主臂连接点间距用于表征所述第一机械主臂的驱动点和第二机械主臂的驱动点之间的距离；

利用所述主臂连接点间距、所述机械主臂长度和所述角度参数，计算所述机械手臂的关节点坐标信息；其中，所述关节点用于表征所述机械主臂和所述机械从臂的连接点；

根据所述关节点坐标信息，确定所述机械手臂的工作位置参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述机械手臂的关节点坐标信息的步骤，包括：

根据所述主臂连接点间距、机械主臂长度和角度计算关节点信息；其中，所述角度用于表征所述机械主臂与机械臂固定平面的夹角，所述关节点用于表征所述机械主臂和所述机械从臂的连接点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据主臂连接点间距、机械主臂长度和角度计算关节点信息的步骤，包括：

利用如下计算式计算所述关节点坐标信息：

其中，D_x用于表征关节点的横坐标信息，D_y用于表征关节点的纵坐标信息，L用于表征所述主臂连接点间距，L₁用于表征所述机械主臂长度，θ₀用于表征所述角度。

4.根据权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于，当所述机械手臂的安装平面与水平面的夹角为θ时，所述根据所述关节点坐标信息，确定所述机械手臂的工作位置参数的步骤，包括：

利用如下计算式计算工作位置坐标：

其中，[x′,y′]用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面的夹角为θ时的工作位置坐标，[x,y]用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机械手臂包括至少两对机械主臂和机械从臂；

所述计算所述机械手臂的关节点坐标信息包括：针对每一对的机械主臂和机械从臂均计算关节点坐标信息。

6.机械手臂的控制方法，其特征在于，包括：

获取机械手臂的长度参数；

获取所述机械手臂的角度参数和工作位置参数中的第一参数；其中，所述角度参数用于表征所述机械手臂与安装平面的夹角，所述工作位置参数用于表征所述机械手臂末端的位置；

根据所述第一参数和所述长度参数，计算所述角度参数与所述工作位置参数中的第二参数；以及，

根据计算得到的所述第二参数对所述机械手臂进行控制，其中，

所述第一参数为所述机械手臂的工作位置参数，且所述第二参数为所述机械手臂的角度参数；

所述机械手臂包括：机械主臂和机械从臂；所述机械主臂包括第一机械主臂和第二机械主臂；

所述根据所述第一参数和所述长度参数计算所述角度参数与所述工作位置参数中的第二参数的步骤，包括：

根据所述工作位置参数和主臂连接点间距，计算所述机械主臂的驱动点与该工作位置之间的驱动距离；其中，所述主臂连接点间距用于表征所述第一机械主臂的驱动点和第二机械主臂的驱动点之间的距离；

利用所述驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和所述工作位置参数，计算所述角度参数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用所述驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和所述工作位置参数计算所述角度参数的步骤，包括：

利用驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和所述工作位置参数，计算所述机械主臂与机械臂固定平面之间的夹角；其中，所述驱动距离用于表征所述机械主臂的驱动点与工作位置之间的距离。

8.根据权利要求6至7中任一所述的方法，其特征在于，当所述机械手臂的安装平面与水平面平行时，所述工作位置参数的确定步骤，包括：

获取机械手臂的安装平面与水平面非平行时的工作位置坐标[x′,y′]；

利用如下计算式计算机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标：

其中，θ用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面的夹角，[x,y]用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述机械手臂包括至少两对机械主臂和机械从臂；

所述计算所述角度参数的步骤包括：针对每一对的机械主臂和机械从臂均分别计算所述角度参数。

10.机械手臂的控制装置，其特征在于，包括：长度参数获取模块、第一参数获取模块、第二参数计算模块和机械手臂控制模块；

所述长度参数获取模块，用于获取机械手臂的长度参数；

所述第一参数获取模块，用于获取所述机械手臂的角度参数和工作位置参数中的第一参数；其中，所述角度参数用于表征所述机械手臂与安装平面的夹角，所述工作位置参数用于表征所述机械手臂末端的位置；

所述第二参数计算模块，用于根据所述第一参数获取模块获取到的所述第一参数和所述长度参数获取模块获取到的所述长度参数，计算所述角度参数与所述工作位置参数中的第二参数；以及，

所述机械手臂控制模块，用于根据所述第二参数计算模块计算得到的所述第二参数对所述机械手臂进行控制，其中，

所述第一参数为所述机械手臂的角度参数，且所述第二参数为所述机械手臂的工作位置参数；

所述机械手臂包括：机械主臂和机械从臂；所述机械主臂包括第一机械主臂和第二机械主臂；

所述第二参数计算模块在根据所述第一参数和所述长度参数计算所述角度参数与所述工作位置参数中的第二参数时，配置成执行如下操作：

获取主臂连接点间距；其中，所述主臂连接点间距用于表征所述第一机械主臂的驱动点和第二机械主臂的驱动点之间的距离；

利用所述主臂连接点间距、所述机械主臂长度和所述角度参数，计算所述机械手臂的关节点坐标信息；其中，所述关节点用于表征所述机械主臂和所述机械从臂的连接点；

根据所述关节点坐标信息，确定所述机械手臂的工作位置参数。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述第二参数计算模块在计算所述机械手臂的关节点坐标信息时，配置成根据所述主臂连接点间距、机械主臂长度和角度计算关节点信息；其中，所述角度用于表征所述机械主臂与机械臂固定平面的夹角，所述关节点用于表征所述机械主臂和所述机械从臂的连接点。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第二参数计算模块在根据所述主臂连接点间距、机械主臂长度和角度计算关节点信息时，配置成执行如下操作：

利用如下计算式计算所述关节点坐标信息：

其中，D_x用于表征关节点的横坐标信息，D_y用于表征关节点的纵坐标信息，L用于表征所述主臂连接点间距，L₁用于表征所述机械主臂长度，θ₀用于表征所述角度。

13.根据权利要求10至12中任一所述的装置，其特征在于，进一步包括：第一位置参数确定模块；

所述第一位置参数确定模块在机械手臂的安装平面与水平面的夹角为θ，且根据所述关节点坐标信息确定机械手臂的工作位置参数时，配置成执行如下操作：

利用如下计算式计算工作位置坐标：

其中，[x′,y′]用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面的夹角为θ时的工作位置坐标，[x,y]用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标。

14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述机械手臂包括至少两对机械主臂和机械从臂；

所述第二参数计算模块在计算所述机械手臂的关节点坐标信息时，配置成针对每一对的机械主臂和机械从臂均计算关节点坐标信息。

15.机械手臂的控制装置，其特征在于，包括：长度参数获取模块、第一参数获取模块、第二参数计算模块和机械手臂控制模块；

所述长度参数获取模块，用于获取机械手臂的长度参数；

所述第一参数获取模块，用于获取所述机械手臂的角度参数和工作位置参数中的第一参数；其中，所述角度参数用于表征所述机械手臂与安装平面的夹角，所述工作位置参数用于表征所述机械手臂末端的位置；

所述第二参数计算模块，用于根据所述第一参数获取模块获取到的所述第一参数和所述长度参数获取模块获取到的所述长度参数，计算所述角度参数与所述工作位置参数中的第二参数；以及，

所述机械手臂控制模块，用于根据所述第二参数计算模块计算得到的所述第二参数对所述机械手臂进行控制，其中，

所述第一参数为所述机械手臂的工作位置参数，且所述第二参数为所述机械手臂的角度参数；

所述机械手臂包括：机械主臂和机械从臂；所述机械主臂包括第一机械主臂和第二机械主臂；

所述第二参数计算模块在根据所述第一参数和所述长度参数计算所述角度参数与所述工作位置参数中的第二参数时，配置成执行如下操作：

根据所述工作位置参数和主臂连接点间距，计算所述机械主臂的驱动点与该工作位置之间的驱动距离；其中，所述主臂连接点间距用于表征所述第一机械主臂的驱动点和第二机械主臂的驱动点之间的距离；

利用所述驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和所述工作位置参数，计算所述角度参数。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第二参数计算模块在利用所述驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和所述工作位置参数计算所述角度参数时，配置成执行如下操作：

利用驱动距离、机械主臂长度、机械从臂长度和所述工作位置参数，计算所述机械主臂与机械臂固定平面之间的夹角；其中，所述驱动距离用于表征所述机械主臂的驱动点与工作位置之间的距离。

17.根据权利要求15至16中任一所述的装置，其特征在于，进一步包括：第二位置参数确定模块；

所述第二位置参数确定模块在所述机械手臂的安装平面与水平面平行，且确定所述工作位置参数时，配置成执行如下操作：

获取机械手臂的安装平面与水平面非平行时的工作位置坐标[x′,y′]；

利用如下计算式计算机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标：

其中，θ用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面的夹角，[x,y]用于表征所述机械手臂的安装平面与水平面平行时的工作位置坐标。

18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述机械手臂包括至少两对机械主臂和机械从臂；

所述第二参数计算模块在计算所述角度参数时，配置成针对每一对的机械主臂和机械从臂均分别计算所述角度参数。

19.计算设备，其特征在于，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；

所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；

所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行权利要求1至9中任一所述的方法。

20.计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行权利要求1至9中任一所述的方法。

21.计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至9中任一所述的方法。