[發明專利]基于鼠標的機器人位姿控制方法、系統、裝置及介質

在審

• 申請號: 202110240493.6
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113119106A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 祝潤澤;高燕;黃昕
• 申請（專利權）人: 廣州機械科學研究院有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 常柯陽

本發明公開了一種基于鼠標的機器人位姿控制方法、系統、裝置及介質，其中方法包括以下步驟：獲取鼠標的位姿數據，所述鼠標安裝在機器人的末端；對所述位姿數據進行濾波處理，獲得控制信號；將所述控制信號輸入三層PID控制器，輸出處于鼠標坐標系下離散的第一位置坐標點；對所述第一位置坐標點進行坐標系轉換，獲得機器人坐標系下的第二位置坐標點；根據所述第二位置坐標點控制機器人的各關節的運動。本發明通過外加六維鼠標獲取數據，并采用三層PID控制器生成機器人的坐標點，進而生成機器人可運行的連續平順軌跡，實現對機器人末端精準的位姿控制，可應用于各種場景下的機器人拖動示教，可廣泛應用于機器人示教技術領域。

技術領域

本發明涉及機器人示教技術領域，尤其涉及一種基于鼠標的機器人位姿控制方法、系統、裝置及介質。

背景技術

常見的操作工業機器人的方式，主要有示教器按鍵操作、拖動示教等。通過物理按鍵的機器人操作，機器人工作坐標系與操作人員坐標系分離，對操作人員有一定的知識水平要求。拖動示教時，操作人員直接與機器人本體互動，此時由于兩者坐標系融合，操作人員可以憑直覺對機器人進行精準的定位。這種方式對于使用者更加簡單直觀，降低了對操作者的知識水平要求。通過動力學實現的拖動示教受限于機器人各軸不同的力臂，以及動力學模型的精準程度，往往很難實現對于機器人末端精準的定位；使用力/力矩傳感器的拖動示教成本高昂，且由于力傳感器的帶寬限制，很難實現高響應的特性；在機器人各軸增加力矩傳感器雖然能有很好的效果，但是同樣性價比不高，很難在一般市場得到應用。

發明內容

為至少一定程度上解決現有技術中存在的技術問題之一，本發明的目的在于提供一種基于鼠標的機器人位姿控制方法、系統、裝置及介質。

本發明所采用的技術方案是：

一種基于鼠標的機器人位姿控制方法，包括以下步驟：

獲取鼠標的位姿數據，所述鼠標安裝在機器人的末端；

對所述位姿數據進行濾波處理，獲得控制信號；

將所述控制信號輸入三層PID控制器，輸出處于鼠標坐標系下離散的第一位置坐標點；

對所述第一位置坐標點進行坐標系轉換，獲得機器人坐標系下的第二位置坐標點；

根據所述第二位置坐標點控制機器人的各關節的運動；

所述位姿數據包括x軸、y軸和z軸三個方向的移動量，以及環繞x軸、y軸和z軸三個方向的旋轉量。

進一步，所述對所述位姿數據進行濾波處理，獲得控制信號，包括：

結合FIR濾波和卡曼濾波對所述位姿數據進行濾波處理，獲得控制信號。

進一步，所述FIR濾波的表達式為：

所述卡曼濾波的表達式為：

Y_k＝GX_k+(1-G)Y_k-1

其中，k為時間節點；U_k為鼠標輸入數據；X_k為FIR濾波結果；n為FIR序列數量；Y_k為卡曼濾波預測值輸出；G為卡曼濾波系數。

進一步，所述三層PID控制器的第一層為位置環控制，所述三層PID控制器的第二層為速度環控制，所述三層PID控制器的第三層為加速度環控制；

所述控制信號均輸入所述第一層和所述第二層，所述第一層輸出速度參考值至所述第二層，所述第二層輸出加速度參考值至所述第三層。

進一步，所述第一層對所述控制信號進行以下操作：