CN114434436A - 一种控制机器人的方法、装置和计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施方式公开了一种控制机器人的方法、装置和计算机可读存储介质。方法包括：建立设备侧坐标系，其中所述设备侧坐标系包括与工作对象的表面法线相重合的第一坐标轴；采集手柄坐标系中的手柄位置移动量和/或手柄姿态调整量；将所述手柄坐标系中的手柄位置移动量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的位置移动量，和/或将所述手柄坐标系中的手柄姿态调整量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的姿态调整量，其中在设备侧坐标系的第一坐标轴上保持所述机器人末端执行器与所述工作对象之间的预定的接触力和/或接触力矩。建立新颖的设备侧坐标系，尤其适用于具有曲面的工作对象。

Description

一种控制机器人的方法、装置和计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种控制机器人的方法、装置和计算机可读存储介质。
背景技术
机器人(Robot)是能够自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，还可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人可以包括工业机器人、农业机器人、家用机器人、医用机器人、服务型机器人、空间机器人、水下机器人、军用机器人、排险救灾机器人、教育教学机器人、娱乐机器人，等等。工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，靠自身动力和控制能力来实现各种功能。
操作机器人的传统方法是基于包含多个按键的传统示教器(teach pendant)。比如，按键通常包括：与菜单相关的按键、与点动相关的按键、与执行相关的按键、与编辑相关的按键和其他按键，等等。
在现有技术中，手动操纵示教器上的按键以控制机器人的不同运动。但是，通过按键很难控制机器人的运动，因为这需要用户执行大量训练工作，而且错误的操作会导致机器人撞到物体或操作者。
发明内容
本发明实施方式的主要目的在于提出一种控制机器人的方法、装置和计算机可读存储介质。
本发明实施方式的技术方案是这样实现的：
一种控制机器人的方法，包括：
建立设备侧坐标系，其中所述设备侧坐标系包括与工作对象的表面法线相重合的第一坐标轴
采集手柄坐标系中的手柄位置移动量和/或手柄姿态调整量；
将所述手柄坐标系中的手柄位置移动量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的位置移动量，和/或将所述手柄坐标系中的手柄姿态调整量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的姿态调整量，其中在所述设备侧坐标系的第一坐标轴上保持所述机器人末端执行器与所述工作对象之间的预定的接触力和/或接触力矩。
可见，本发明实施方式基于手柄操作实现针对机器人的直观控制，降低了用户操作难度。而且，通过建立新颖的设备侧坐标系，便于在工作对象上维持预定的接触力和/或接触力矩，尤其适用于在具有曲面的工作对象上的接触操控。
在一个实施方式中，所述设备侧坐标系还包括分别垂直于所述第一坐标轴的第二坐标轴和第三坐标轴，其中所述第二坐标轴为工具坐标系中的X轴在所述第一坐标轴的法平面上的映射，所述第三坐标轴是基于所述第一坐标轴和所述第二坐标轴的叉乘所确定的。
因此，本发明实施方式提出的设备侧坐标系中的X轴为工具坐标系中的X轴在包含第一坐标轴的法平面上的映射，从而方便建立设备侧坐标系。
在一个实施方式中，所述手柄位置移动量包括手柄坐标系的X轴值和手柄坐标系的Y轴值，所述手柄姿态调整量包括手柄坐标系的RX值、手柄坐标系的RY值和手柄坐标系的RZ值，其中RX为手柄绕手柄坐标系的X轴旋转的角度，RY为手柄绕手柄坐标系的Y轴旋转的角度，RZ为手柄绕手柄坐标系的Z轴旋转的角度。
因此，本发明实施方式可以基于手柄提供位置移动量和姿态调整量。
在一个实施方式中，所述将手柄坐标系中的手柄位置移动量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的位置移动量包括：
当所述设备侧坐标系的坐标原点发生变化时，所述机器人末端执行器的位置移动量与切换到新的坐标原点后手柄的位置移动量具有线性关系或非线性关系。
可见，基于手柄坐标系中的手柄位置移动量，方便地映射出设备侧坐标系中的位置移动量，从而便于控制末端执行器的位置。
在一个实施方式中，所述将手柄坐标系中的手柄姿态调整量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的姿态调整量包括：
当所述设备侧坐标系的坐标原点发生变化时，所述机器人末端执行器的姿态调整量与切换到新的坐标原点后手柄的姿态调整量具有线性关系或非线性关系。
可见，基于手柄坐标系中的手柄姿态调整量，方便地映射出设备侧坐标系中的姿态调整量，从而便于控制末端执行器的姿态。
在一个实施方式中，还包括：
基于所述机器人末端执行器的姿态调整量和坐标原点发生变化之前的机器人末端执行器的历史姿态，确定所述机器人末端执行器的当前姿态；或
基于所述机器人末端执行器的姿态调整量和预定的机器人末端执行器的默认姿态，确定所述机器人末端执行器的当前姿态。
因此，可以通过与历史姿态或默认姿态的叠加确定末端执行器的姿态。
一种控制机器人的装置，包括：
设备侧坐标系建立模块，用于建立设备侧坐标系，其中所述设备侧坐标系包括与工作对象的表面法线相重合的第一坐标轴；
采集模块，用于采集手柄坐标系中的手柄位置移动量和/或手柄姿态调整量；
映射模块，用于将所述手柄坐标系中的手柄位置移动量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的位置移动量，和/或将所述手柄坐标系中的手柄姿态调整量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的姿态调整量，其中在所述设备侧坐标系的第一坐标轴上保持所述机器人末端执行器与所述工作对象之间的预定的接触力和/或接触力矩。
可见，本发明实施方式基于手柄操作实现针对机器人的直观控制，降低了用户操作难度。而且，通过建立新颖的设备侧坐标系，便于在工作对象上维持预定的接触力和/或接触力矩，尤其适用于在具有曲面的工作对象上的接触操控。
在一个实施方式中，所述设备侧坐标系还包括分别垂直于所述第一坐标轴的第二坐标轴和第三坐标轴，其中所述第二坐标轴为工具坐标系中的X轴在所述第一坐标轴的法平面上的映射，所述第三坐标轴是基于所述第一坐标轴和所述第二坐标轴的叉乘所确定的。
因此，本发明实施方式提出的设备侧坐标系中的X轴为工具坐标系中的X轴在包含第一坐标轴的法平面上的映射，从而方便建立设备侧坐标系。
在一个实施方式中，所述手柄位置移动量包括手柄坐标系的X轴值和手柄坐标系的Y轴值，所述手柄姿态调整量包括手柄坐标系的RX值、手柄坐标系的RY值和手柄坐标系的RZ值，其中RX为手柄绕手柄坐标系的X轴旋转的角度，RY为手柄绕手柄坐标系的Y轴旋转的角度，RZ为手柄绕手柄坐标系的Z轴旋转的角度。
因此，本发明实施方式可以基于手柄提供位置移动量和姿态调整量。
在一个实施方式中，所述映射模块，用于当所述设备侧坐标系的坐标原点发生变化时，所述机器人末端执行器的位置移动量与切换到新的坐标原点后手柄的位置移动量具有线性关系或非线性关系。
可见，基于手柄坐标系中的手柄位置移动量，方便地映射出设备侧坐标系中的位置移动量，从而便于控制末端执行器的位置。
在一个实施方式中，所述映射模块，用于当所述设备侧坐标系的坐标原点发生变化时，所述机器人末端执行器的姿态调整量与切换到新的坐标原点后手柄的姿态调整量具有线性关系或非线性关系。
可见，基于手柄坐标系中的手柄姿态调整量，方便地映射出设备侧坐标系中的姿态调整量，从而便于控制末端执行器的姿态。
在一个实施方式中，所述映射模块，还用于基于所述机器人末端执行器的姿态调整量和坐标原点发生变化之前的机器人末端执行器的历史姿态，确定所述机器人末端执行器的当前姿态；或基于所述机器人末端执行器的姿态调整量和预定的机器人末端执行器的默认姿态，确定所述机器人末端执行器的当前姿态。
因此，可以通过与历史姿态或默认姿态的叠加确定末端执行器的姿态。
一种控制机器人的装置，包括：存储器；处理器；其中所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行如上任一项所述的控制机器人的方法。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的控制机器人的方法。
附图说明
图1为本发明实施方式控制机器人的方法的流程图。
图2为本发明实施方式手柄坐标系的示意图。
图3为本发明实施方式的设备侧坐标系的示意图。
图4为本发明实施方式控制机器人的示范性示意图。
图5为本发明实施方式的力与力矩的控制流程图。
图6为本发明实施方式控制机器人的装置的结构框图。
图7为本发明实施方式具有存储器-处理器架构的、控制机器人的装置的结构框图。
其中，附图标记如下：
100 控制机器人的方法
101～103 步骤
21 手柄
60 工作对象
31 机器人
32 末端执行器
33 力与力矩传感器
34 探头
35 控制器
501 运算器
502 PID调节模块
503 运动学转换模块
504 位置和姿态调节模块
505 力与力矩传感器
600 控制机器人的装置
601 设备侧坐标系建立模块
602 采集模块
603 映射模块
700 控制机器人的装置
701 存储器
702 处理器
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
图1为本发明实施方式控制机器人的方法的流程图。
如图1所示，该方法包括：
步骤101：建立设备侧坐标系，其中所述设备侧坐标系包括与工作对象的表面法线相重合的第一坐标轴。
当工作对象的表面为曲线(曲面)时，工作对象的表面法线并不固定，因此第一坐标轴随着工作对象的表面延伸而可变的。
在一个实施方式中，设备侧坐标系还包括分别垂直于所述第一坐标轴的第二坐标轴和第三坐标轴，其中所述第二坐标轴为工具坐标系中的X轴在所述第一坐标轴的法平面上的映射，所述第三坐标轴是基于所述第一坐标轴和所述第二坐标轴的叉乘所确定的。
在这里，第二坐标轴为工具坐标系中的X轴在所述第一坐标轴的法平面上的映射的含义包括：
(1)、第二坐标轴为工具坐标系中的X轴在所述第一坐标轴的法平面上的直接映射。即，将工具坐标系中的X轴投影到包含第一坐标轴的法平面上的直线，确定为第二坐标轴。
(2)、第二坐标轴为工具坐标系中的X轴在所述第一坐标轴的法平面上的直接映射后变换预定角度后的直线。即，将工具坐标系中的X轴投影到包含第一坐标轴的法平面上的直线，再在该法平面上变换预定角度后的直线，确定为第二坐标轴。
图2为本发明实施方式手柄坐标系的示意图。
在图2中，基于手柄21的移动空间可以建立手柄坐标系。其中，手柄坐标系可以为笛卡尔坐标系，包括水平面内的X轴和Y轴，以及垂直于X轴和Y轴的Z轴。通常情况下，Z轴上不会产生移动。可以采集用户基于手柄输入的、手柄坐标系中的三维空间坐标信息和三维坐标轴旋转角度。三维坐标轴旋转角度包括RX、RY和RZ信息，RX为绕X轴旋转的角度，RY为绕Y轴旋转的角度，RZ为绕Z轴旋转的角度。
图3为本发明实施方式的设备侧坐标系的示意图。
在图3中，机器人的工作对象60并不平坦，而是具有相应的曲线，其中曲线上包含点A、点B、点C和点D，等等。在曲线上的每个点都可以建立设备侧坐标系，其中曲线的表面法线即为设备侧坐标系的第一坐标轴(Z轴)。而且，设备侧坐标系还包括分别垂直于第一坐标轴的第二坐标轴(X轴)和第三坐标轴(Y轴)，其中第二坐标轴为机器人的工具坐标系中的X轴在第一坐标轴的法平面上的映射，第三坐标轴是基于所述第一坐标轴和所述第二坐标轴的叉乘所确定的。
比如，在点A处的设备侧坐标系中：原点为点A，Z轴为点A处的法线，X轴为工具坐标系中的X轴在包含该点A处的法线的法平面上的映射，Y轴由点A处的法线和A轴的叉乘所确定的。随着曲线上的点的变化，相应的设备侧坐标系发生变化。比如，当移动到C点后，在点C处的设备侧坐标系中：原点为点C，Z轴为点C处的法线，X轴为工具坐标系中的X轴在包含点C处的法线的法平面上的映射，Y轴为点C处的法线和A轴的叉乘所确定的。
可见，本发明实施方式在设备端(相对于带手柄的用户端)建立有新颖的设备侧坐标系。该设备侧坐标系的X轴来自于机器人的工具坐标系；设备侧坐标系中的Z轴来源于工件坐标系，为物体表面法线。而且，设备侧坐标系中的RX为绕设备侧坐标系中的X轴旋转的角度；设备侧坐标系中的RY为绕设备侧坐标系中的Y轴旋转的角度；设备侧坐标系中的RZ为绕设备侧坐标系中的Z轴旋转的角度。
步骤102：采集手柄坐标系中的手柄位置移动量和/或手柄姿态调整量。
在这里，手柄位置移动量包括手柄坐标系的X轴值和手柄坐标系的Y轴值，所述手柄姿态调整量包括手柄坐标系的RX值、手柄坐标系的RY值和手柄坐标系的RZ值，其中RX为手柄绕手柄坐标系的X轴旋转的角度，RY为手柄绕手柄坐标系的Y轴旋转的角度，RZ为手柄绕手柄坐标系的Z轴旋转的角度。
步骤103：将所述手柄坐标系中的手柄位置移动量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的位置移动量，和/或将所述手柄坐标系中的手柄姿态调整量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的姿态调整量，其中在所述设备侧坐标系的第一坐标轴上保持所述机器人末端执行器与所述工作对象之间的预定的接触力和/或接触力矩。
末端执行器指的是任何一个连接在机器人边缘(关节)具有一定功能的工具。这可能包含机器人抓手，机器人工具快换装置、机器人碰撞传感器、机器人旋转连接器、机器人压力工具、顺从装置、机器人喷涂枪、机器人毛刺清理工具、机器人弧焊焊枪、机器人电焊焊枪等等。机器人末端执行器通常被认为是机器人的***设备，机器人的附件，机器人工具，手臂末端工具。工业机器人中所应用的机械夹持式末端执行器多为双指头爪式，如果按手指的运动来分可以分为平移型和回转型。若按照机械夹持方式来分可以分为外夹式和内撑式，若按照机械结构特性来进行分类的话，可以分为电动(电磁)式、液压式与气动式，以及它们相互的组合。在这里，在末端执行器处布置有力与力矩传感器。在机器人执行运动控制命令的过程中，力与力矩传感器采集机器人的末端执行器与加工物之间的接触力和/或接触力矩。探头等设备与末端执行器耦合，探头与工作对象相接触。
在一个实施方式中，探头通过第一法兰与力与力矩传感器耦合，力与力矩传感器还通过第二法兰与末端执行器耦合。机器人的控制器可以控制机器人，以使得末端执行器上的探头在待测对象的表面上移动，其中力与力矩传感器检测出探头与表面之间的接触力当前值或接触力矩当前值。控制器基于接触力当前值或接触力矩当前值与预定的接触力或接触力矩之间差值，采用反馈控制方式控制机器人的末端执行器的位置，以尽量使得末端执行器上探头保持预定的接触力或接触力矩与待测对象的表面接触。当待测对象的表面上具有变化时(比如，凸起或凹陷)，为了使得探头保持预定的接触力或接触力矩，则末端执行器的位置需要获得相应的调整。因此，末端执行器的位置调整量可以反映出待测对象的表面上的变化量。
在一个实施方式中，将手柄坐标系中的手柄位置移动量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的位置移动量包括：
当所述设备侧坐标系的坐标原点发生变化时，所述机器人末端执行器的位置移动量与切换到新的坐标原点后手柄的位置移动量具有线性关系或非线性关系。
比如，当手柄在手柄坐标系的X轴上发生移动变化时。相应地，末端执行器在设备侧坐标系的X轴上也发生移动。优选地，末端执行器的移动量可以与手柄在手柄坐标系的X轴上的移动量成正比。
在一个实施方式中，将手柄坐标系中的手柄姿态调整量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的姿态调整量包括：
当所述设备侧坐标系的坐标原点发生变化时，所述机器人末端执行器的姿态调整量与切换到新的坐标原点后手柄的姿态调整量具有线性关系或非线性关系。
比如，当手柄在手柄坐标系的Z轴上发生姿态调整(转动)时。相应地，末端执行器在设备侧坐标系的Z轴上也发生姿态调整(转动)。优选地，末端执行器的姿态调整量可以与手柄在手柄坐标系的X轴上的移动量成正比。
在一个实施方式中，该方法还包括：基于所述机器人末端执行器的姿态调整量和坐标原点发生变化之前的机器人末端执行器的历史姿态，确定所述机器人末端执行器的当前姿态；或，基于所述机器人末端执行器的姿态调整量和预定的机器人末端执行器的默认姿态，确定所述机器人末端执行器的当前姿态。
举例，当手柄在手柄坐标系的Z轴上的转动角度为15度时，则机器人末端执行器的姿态调整量相应为15度。而且，机器人末端执行器的历史姿态为30度，则最终机器人末端执行器的姿态为45度。
再举例，当手柄在手柄坐标系的Z轴上的转动角度为15度时，则机器人末端执行器的姿态调整量相应为15度。而且，机器人末端执行器的默认姿态为0度，则最终机器人末端执行器的姿态为15度，从而实现与手柄的1:1映射。
图4为本发明实施方式控制机器人的示范性示意图。
如图4所示，机器人31包含末端执行器32；力与力矩传感器33，装设在所述末端执行器32上；探头34，与所述力与力矩传感器33耦合；控制器35，用于基于力与力矩传感器33的检测值调整所述末端执行器32的位置，使能所述探头34保持预定的接触力或接触力矩在所述待测对象的目标表面区域上移动。在机器人31执行运动控制命令的过程中，力与力矩传感器33可以采集探头34与加工物之间的接触力和/或接触力矩。
在一个实施方式中，探头34通过第一法兰与力与力矩传感器23耦合，力与力矩传感器33还通过第二法兰与末端执行器32耦合。可以在控制器35的人机界面中指定目标表面区域。或者，控制器35基于对拍摄组件37提供的三维模型的图像分析，自动确定出与周边区域的轮廓特征具有差异的区域以作为目标表面区域。机器人31的控制器35可以控制机器人31，以使得末端执行器32上的探头34在目标表面区域上逐行或逐列移动，其中力与力矩传感器33检测出探头34与目标表面区域的表面之间的接触力当前值或接触力矩当前值。控制器35基于接触力当前值或接触力矩当前值与预定的接触力或接触力矩之间差值，采用反馈控制方式控制机器人的末端执行器32的位置，以尽量使得末端执行器32上的探头34保持预定的接触力或接触力矩与目标表面区域相接触。当目标表面区域上具有变化时(比如，凸起或凹陷)，为了使得探头34保持预定的接触力或接触力矩，则末端执行器32的位置需要获得相应的调整。因此，末端执行器32的位置调整量可以反映出待测对象的表面上的变化量。因此，控制器35可以基于探头34在目标表面区域的移动过程中的、末端执行器32的位置调整量确定目标表面区域的轮廓数据，并基于目标表面区域的轮廓数据更新待测对象的三维模型中的相应区域。
图5为本发明实施方式的力与力矩的控制流程图。
如图5所示，预定的接触力与接触力矩的期望值(Value1)被输入到运算器501。而且，布置在末端执行器的力与力矩传感器505采集得到末端执行器与加工物之间的接触力和/或接触力矩的实际值(Value2)被输入到运算器501。在运算器501中，计算期望值与实际值的差值，并将差值输入到PID调节模块502以执行PID调节。运动学转换模块503针对PID调节模块502输出的PID调节结果执行运动学转换(kinematics conversion)运算。位置和姿态调节模块504基于运动学转换模块503的运算结果调整机器人的位置和姿态，从而改变力与力矩传感器505所检测到的接触力和/或接触力矩。
图6为本发明实施方式控制机器人的装置的结构框图。
如图6所示，控制机器人的装置600包括：
设备侧坐标系建立模块601，用于建立设备侧坐标系，其中所述设备侧坐标系包括与工作对象的表面法线相重合的第一坐标轴；
采集模块602，用于采集手柄坐标系中的手柄位置移动量和/或手柄姿态调整量；
映射模块603，用于将所述手柄坐标系中的手柄位置移动量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的位置移动量，和/或将所述手柄坐标系中的手柄姿态调整量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的姿态调整量，其中在所述设备侧坐标系的第一坐标轴上保持所述机器人末端执行器与所述工作对象之间的预定的接触力和/或接触力矩。
在一个实施方式中，所述设备侧坐标系还包括分别垂直于所述第一坐标轴的第二坐标轴和第三坐标轴，其中所述第二坐标轴为工具坐标系中的X轴在所述第一坐标轴的法平面上的映射，所述第三坐标轴是基于所述第一坐标轴和所述第二坐标轴的叉乘所确定的。
在一个实施方式中，所述手柄位置移动量包括手柄坐标系的X轴值和手柄坐标系的Y轴值，所述手柄姿态调整量包括手柄坐标系的RX值、手柄坐标系的RY值和手柄坐标系的RZ值，其中RX为手柄绕手柄坐标系的X轴旋转的角度，RY为手柄绕手柄坐标系的Y轴旋转的角度，RZ为手柄绕手柄坐标系的Z轴旋转的角度。
在一个实施方式中，所述映射模块603，用于当所述设备侧坐标系的坐标原点发生变化时，所述机器人末端执行器的位置移动量与切换到新的坐标原点后手柄的位置移动量具有线性关系或非线性关系。
在一个实施方式中，所述映射模块603，用于当所述设备侧坐标系的坐标原点发生变化时，所述机器人末端执行器的姿态调整量与切换到新的坐标原点后手柄的姿态调整量具有线性关系或非线性关系。
在一个实施方式中，所述映射模块603，还用于基于所述机器人末端执行器的姿态调整量和坐标原点发生变化之前的机器人末端执行器的历史姿态，确定所述机器人末端执行器的当前姿态；或基于所述机器人末端执行器的姿态调整量和预定的机器人末端执行器的默认姿态，确定所述机器人末端执行器的当前姿态。
图7为本发明实施方式具有存储器-处理器架构的、控制机器人的装置的结构框图。
如图7所示，装置700包括处理器701和存储器702；
存储器702中存储有可被处理器801执行的应用程序，用于使得处理器701执行如图1所示的控制机器人的方法100。
其中，存储器702具体可以实施为电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器(Flash memory)、可编程程序只读存储器(PROM)等多种存储介质。处理器701可以实施为包括一或多个中央处理器或一或多个现场可编程门阵列，其中现场可编程门阵列集成一或多个中央处理器核。具体地，中央处理器或中央处理器核可以实施为CPU或MCU。
需要说明的是，上述各流程和各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。各模块的划分仅仅是为了便于描述采用的功能上的划分，实际实现时，一个模块可以分由多个模块实现，多个模块的功能也可以由同一个模块实现，这些模块可以位于同一个设备中，也可以位于不同的设备中。
各实施方式中的硬件模块可以以机械方式或电子方式实现。例如，一个硬件模块可以包括专门设计的永久性电路或逻辑器件(如专用处理器，如FPGA或ASIC)用于完成特定的操作。硬件模块也可以包括由软件临时配置的可编程逻辑器件或电路(如包括通用处理器或其它可编程处理器)用于执行特定操作。至于具体采用机械方式，或是采用专用的永久性电路，或是采用临时配置的电路(如由软件进行配置)来实现硬件模块，可以根据成本和时间上的考虑来决定。
本发明还提供了一种机器可读的存储介质，存储用于使一机器执行如本文所述方法的指令。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方式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。此外，还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。还可以将从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单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施方式中任一实施方式的功能。
用于提供程序代码的存储介质实施方式包括软盘、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或云上下载程序代码。
以上所述，仅为本发明的较佳实施方式而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种控制机器人的方法(100)，其特征在于，包括：
建立设备侧坐标系，其中所述设备侧坐标系包括与工作对象的表面法线相重合的第一坐标轴(101)；
采集手柄坐标系中的手柄位置移动量和/或手柄姿态调整量(102)；
将所述手柄坐标系中的手柄位置移动量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的位置移动量，和/或将所述手柄坐标系中的手柄姿态调整量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的姿态调整量，其中在所述设备侧坐标系的第一坐标轴上保持所述机器人末端执行器与所述工作对象之间的预定的接触力和/或接触力矩(103)。
2.根据权利要求1所述的控制机器人的方法(100)，其特征在于，所述设备侧坐标系还包括分别垂直于所述第一坐标轴的第二坐标轴和第三坐标轴，其中所述第二坐标轴为工具坐标系中的X轴在所述第一坐标轴的法平面上的映射，所述第三坐标轴是基于所述第一坐标轴和所述第二坐标轴的叉乘所确定的。
3.根据权利要求1所述的控制机器人的方法(100)，其特征在于，所述手柄位置移动量包括手柄坐标系的X轴值和手柄坐标系的Y轴值，所述手柄姿态调整量包括手柄坐标系的RX值、手柄坐标系的RY值和手柄坐标系的RZ值，其中RX为手柄绕手柄坐标系的X轴旋转的角度，RY为手柄绕手柄坐标系的Y轴旋转的角度，RZ为手柄绕手柄坐标系的Z轴旋转的角度。
4.根据权利要求3所述的控制机器人的方法(100)，其特征在于，
所述将手柄坐标系中的手柄位置移动量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的位置移动量包括：
当所述设备侧坐标系的坐标原点发生变化时，所述机器人末端执行器的位置移动量与切换到新的坐标原点后手柄的位置移动量具有线性关系或非线性关系。
5.根据权利要求3所述的控制机器人的方法(100)，其特征在于，
所述将手柄坐标系中的手柄姿态调整量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的姿态调整量包括：
当所述设备侧坐标系的坐标原点发生变化时，所述机器人末端执行器的姿态调整量与切换到新的坐标原点后手柄的姿态调整量具有线性关系或非线性关系。
6.根据权利要求5所述的控制机器人的方法(100)，其特征在于，还包括：
基于所述机器人末端执行器的姿态调整量和坐标原点发生变化之前的机器人末端执行器的历史姿态，确定所述机器人末端执行器的当前姿态；或
基于所述机器人末端执行器的姿态调整量和预定的机器人末端执行器的默认姿态，确定所述机器人末端执行器的当前姿态。
7.一种控制机器人的装置(600)，其特征在于，包括：
设备侧坐标系建立模块(601)，用于建立设备侧坐标系，其中所述设备侧坐标系包括与工作对象的表面法线相重合的第一坐标轴；
采集模块(602)，用于采集手柄坐标系中的手柄位置移动量和/或手柄姿态调整量；
映射模块(603)，用于将所述手柄坐标系中的手柄位置移动量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的位置移动量，和/或将所述手柄坐标系中的手柄姿态调整量映射为所述设备侧坐标系中的、操作所述工作对象的机器人末端执行器的姿态调整量，其中在所述设备侧坐标系的第一坐标轴上保持所述机器人末端执行器与所述工作对象之间的预定的接触力和/或接触力矩。
8.根据权利要求7所述的控制机器人的装置(600)，其特征在于，所述设备侧坐标系还包括分别垂直于所述第一坐标轴的第二坐标轴和第三坐标轴，其中所述第二坐标轴为工具坐标系中的X轴在所述第一坐标轴的法平面上的映射，所述第三坐标轴是基于所述第一坐标轴和所述第二坐标轴的叉乘所确定的。
9.根据权利要求7所述的控制机器人的装置(600)，其特征在于，所述手柄位置移动量包括手柄坐标系的X轴值和手柄坐标系的Y轴值，所述手柄姿态调整量包括手柄坐标系的RX值、手柄坐标系的RY值和手柄坐标系的RZ值，其中RX为手柄绕手柄坐标系的X轴旋转的角度，RY为手柄绕手柄坐标系的Y轴旋转的角度，RZ为手柄绕手柄坐标系的Z轴旋转的角度。
10.根据权利要求9所述的控制机器人的装置(600)，其特征在于，
所述映射模块(603)，用于当所述设备侧坐标系的坐标原点发生变化时，所述机器人末端执行器的位置移动量与切换到新的坐标原点后手柄的位置移动量具有线性关系或非线性关系。
11.根据权利要求9所述的控制机器人的装置(600)，其特征在于，
所述映射模块(603)，用于当所述设备侧坐标系的坐标原点发生变化时，所述机器人末端执行器的姿态调整量与切换到新的坐标原点后手柄的姿态调整量具有线性关系或非线性关系。
12.根据权利要求11所述的控制机器人的装置(600)，其特征在于，
所述映射模块(603)，还用于基于所述机器人末端执行器的姿态调整量和坐标原点发生变化之前的机器人末端执行器的历史姿态，确定所述机器人末端执行器的当前姿态；或基于所述机器人末端执行器的姿态调整量和预定的机器人末端执行器的默认姿态，确定所述机器人末端执行器的当前姿态。
13.一种控制机器人的装置(700)，其特征在于，包括：存储器(701)；处理器(702)；其中所述存储器(701)中存储有可被所述处理器(702)执行的应用程序，用于使得所述处理器(702)执行如权利要求1至6中任一项所述的控制机器人的方法(100)。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的控制机器人的方法(100)。
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