机械臂初始位姿自动矫正方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及机械臂技术领域，更具体地说，涉及一种机械臂初始位姿自动矫正方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.现有技术中，通常通过人眼观察机械臂的初始位置，并人为判断机械臂的初始位置是否正确，例如，通过人眼目测来估计机械臂是否处于竖直状态。
3.当人为判断机械臂的初始位姿存在偏差时，人工利用工具来矫正机械臂的位置。显然，这种人为矫正机械臂位姿的方式，精确度低，机械臂复位准确性差。
4.因此，如何提高机械臂初始位姿矫正的精确性，确保机械臂复位的准确性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的是提供一种机械臂初始位姿自动矫正方法，以提高机械臂初始位姿矫正的精确性，确保机械臂复位的准确性。
6.本发明的另一目的是提供一种机械臂初始位姿自动矫正装置、设备及存储介质，均具有上述有益效果。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种机械臂初始位姿自动矫正方法，包括：
9.s1：获取机械臂的图像；
10.s2：对所述图像进行图像处理，计算得到所述机械臂各个关节子臂的偏差角度，其中，所述机械臂包括至少一个所述关节子臂；
11.s3：判断各个所述关节子臂的偏差角度是否超出对应的预设阈值；
12.s4：若是，则控制超出对应预设阈值的所述关节子臂所对应的舵机动作，以调整所述关节子臂的初始位置，并在调整后返回步骤s1；
13.s5：若否，则结束。
14.优选地，所述关节子臂的数量为至少两个，得到所述机械臂各个关节子臂的偏差角度的过程，包括：
15.根据所述图像，得到各个所述关节子臂对应的各个舵机的旋转轴心点的位置坐标以及所述机械臂末端的法兰中心点的位置坐标；
16.根据相邻两个舵机的旋转轴心点的位置坐标，计算相邻两个舵机的旋转轴心点之间的连线相对竖直方向或水平方向的夹角；并根据位于所述机械臂末端的舵机的旋转轴心点的位置坐标与所述法兰中心点的位置坐标，计算位于所述机械臂末端的舵机的旋转轴心点与所述法兰中心点之间的连线相对竖直方向或水平方向的夹角，得到各个所述关节子臂的偏差角度。
17.优选地，在获取机械臂的图像之前，还包括：
18.在各个所述关节子臂的旋转关节处设置标识点，所述标识点与对应的舵机的旋转轴心点之间具有确定的位置关系；
19.根据所述图像，得到各个所述关节子臂对应的各个舵机的旋转轴心点的位置坐标的过程中，包括：
20.以所述标识点为基准点，并根据所述标识点与对应的舵机的旋转轴心点之间的位置关系，计算得到各个舵机的旋转轴心点的位置坐标。
21.优选地，在控制超出对应预设阈值的所述关节子臂所对应的舵机动作之前，还包括：
22.根据超出对应预设阈值的所述关节子臂的偏差角度，计算与所述关节子臂对应的舵机的矫正步数；
23.其中，控制超出对应预设阈值的所述关节子臂所对应的舵机动作，包括：
24.控制超出对应预设阈值的所述关节子臂对应的舵机转动所述矫正步数。
25.一种机械臂初始位姿自动矫正装置，包括：
26.图像采集模块，用于获取机械臂的图像；
27.偏差角度计算模块，用于对所述图像进行图像处理，计算得到机械臂各个关节子臂的偏差角度，其中，所述机械臂包括至少一个所述关节子臂；
28.判断模块，用于判断各个所述关节子臂的偏差角度是否超出对应的预设阈值；
29.位姿矫正模块，用于当所述关节子臂的偏差角度超出对应的预设阈值时，则控制超出对应预设阈值的所述关节子臂所对应的舵机动作，以调整所述关节子臂的初始位置。
30.优选地，所述偏差角度计算模块包括：
31.位置坐标获取模块，用于根据所述图像，得到各个所述关节子臂对应的各个舵机的旋转轴心点的位置坐标以及所述机械臂末端的法兰中心点的位置坐标；
32.计算模块，用于根据相邻两个舵机的旋转轴心点的位置坐标，计算相邻两个舵机的旋转轴心点之间的连线相对竖直方向或水平方向的夹角；并根据位于所述机械臂末端的舵机的旋转轴心点的位置坐标与所述法兰中心点的位置坐标，计算位于所述机械臂末端的舵机的旋转轴心点与所述法兰中心点之间的连线相对竖直方向或水平方向的夹角，得到各个所述关节子臂的偏差角度。
33.优选地，还包括：
34.标识点设置模块，用于在各个所述关节子臂的旋转关节处设置标识点，所述标识点与对应的舵机的旋转轴心点之间具有确定的位置关系，以使所述偏差角度计算模块以所述标识点为基准点，并根据所述标识点与对应的舵机的旋转轴心点之间的位置关系，计算得到各个舵机的旋转轴心点的位置坐标。
35.优选地，还包括：
36.舵机矫正步数计算模块，用于根据超出对应预设阈值的所述关节子臂的偏差角度，计算与超出对应预设阈值的所述关节子臂对应的舵机的矫正步数，以使所述位姿矫正模块控制超出对应预设阈值的所述关节子臂对应的舵机转动所述矫正步数。
37.一种机械臂初始位姿自动矫正设备，包括：
38.存储器，用于存储计算机程序；
39.处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述任意一种机械臂初始位姿自动矫正
方法的步骤。
40.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一种机械臂初始位姿自动矫正方法的步骤。
41.本发明提供的机械臂初始位姿自动矫正方法，通过获取机械臂的图像，并通过对机械臂的图像进行图像处理，计算得到机械臂各个关节子臂的偏差角度，并将各个关节子臂的偏差角度与对应的预设阈值做比较，当任意一个关节子臂的偏差角度超出与之对应的预设阈值时，则通过控制与该关节子臂对应的舵机动作，来调整关节子臂的初始位置。
42.可以看出，上述过程可以实现自动化，达到自动矫正机械臂各个关节子臂的初始位姿的目的，使得机械臂各关节子臂的偏差角度均能满足对应的预设阈值要求。
43.因此，相比于现有技术通过人为判断机械臂的初始位姿是否存在偏差，并利用工具来矫正机械臂的位置来说，克服了主观因素的影响，使机械臂各个关节子臂的偏差角度计算的更准确，提高了机械臂初始位姿的矫正精度，确保机械臂复位的准确性，省时省力。
44.本发明提供的机械臂初始位姿自动矫正装置、设备及计算机可读存储介质，与上述机械臂初始位姿自动矫正方法相对应，均具有上述有益效果。
附图说明
45.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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其它的附图。
46.图1为本发明具体实施例一提供的机械臂初始位姿自动矫正方法的流程图；
47.图2为本发明具体实施例二提供的机械臂初始位姿自动矫正方法的流程图；
48.图3为本发明具体实施例提供的机械臂初始位姿自动矫正装置的结构图；
49.图4为本发明具体实施例提供的机械臂初始位姿自动矫正设备的结构图。
具体实施方式
50.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
51.本发明的核心是提供一种机械臂初始位姿自动矫正方法，以提高机械臂初始位姿矫正的精确性，确保机械臂复位的准确性。本发明的另一核心是提供一种机械臂初始位姿自动矫正装置、设备及存储介质，均具有上述有益效果。
52.请参考图1和图2，图1为本发明具体实施例一提供的机械臂初始位姿自动矫正方法的流程图；图2为本发明具体实施例二提供的机械臂初始位姿自动矫正方法的流程图。
53.本发明提供一种机械臂初始位姿自动矫正方法，包括步骤s1至步骤s5：
54.步骤s1：获取机械臂的图像。
55.需要说明的是，本发明对获取机械臂的图像的具体方式不做限定，例如，可以采用图像采集器来获取机械臂的主视图。优选地，图像采集器为相机。
56.步骤s2：对机械臂的图像进行图像处理，计算得到机械臂各个关节子臂的偏差角度，其中，机械臂包括至少一个关节子臂。
57.需要说明的是，本发明中的机械臂为关节式机械臂，包括至少一个关节子臂，本发明对关节子臂的具体数量不做限定；其中，关节子臂是指机械臂中每一个具有独立舵机且可在对应舵机的驱动下单独运动的臂，换句话说，机械臂是指由至少一个关节子臂依次相连形成的整体臂状结构。
58.另外，需要说明的是，这里对机械臂的图像进行处理的具体方式不做限定，本领域技术人员可以采用常规的图像处理方式，只要便于通过计算得到机械臂各个关节子臂的偏差角度即可。
59.例如，可以根据机械臂的图像生成灰度图，对灰度图进行反阈值二值化处理，然后，根据二值化图得到各个关节子臂对应的各个舵机的旋转轴心点的位置坐标以及机械臂末端的法兰中心点的位置坐标，以便根据各个关节子臂对应的各个舵机的旋转轴心点的位置坐标以及机械臂末端的法兰中心点的位置坐标，计算得到机械臂各个关节子臂的偏差角度。
60.步骤s3：判断各个关节子臂的偏差角度是否超出对应的预设阈值。
61.需要说明的是，这里的偏差角度是指各个关节子臂的实际初始位置与其理论初始位置之间的夹角。
62.可以理解的是，每个关节子臂的偏差角度均对应一个预设阈值，各个关节子臂的偏差角度对应的预设阈值可以相等，也可以不相等，本领域技术人员可以根据实际情况来设定。
63.步骤s4：若是，则控制超出对应预设阈值的关节子臂所对应的舵机动作，以调整关节子臂的初始位置，并在调整后返回步骤s1。
64.步骤s5：若否，则结束。
65.也就是说，在任意一个关节子臂的偏差角度超出其对应的预设阈值时，则通过控制该关节子臂对应的舵机动作，来调整该关节子臂的初始位置，以减小或消除该偏差角度。
66.可以理解的是，在调整该关节子臂的初始位置后，需要重复执行步骤s1至步骤s3，以判断调整后的关节子臂的偏差角度是否超出对应的预设阈值，若是，则继续执行步骤s4，如此循环，直至该关节子臂的偏差角度满足对应的预设阈值要求为止，也即，当各个关节子臂的偏差角度均未超出对应的预设阈值时，则结束。
67.由此可以看出，本发明提供的机械臂初始位姿自动矫正方法，通过获取机械臂的图像，并通过对机械臂的图像进行图像处理，计算得到机械臂各个关节子臂的偏差角度，并将各个关节子臂的偏差角度与对应的预设阈值做比较，当任意一个关节子臂的偏差角度超出与之对应的预设阈值时，则通过控制与该关节子臂对应的舵机动作，来调整关节子臂的初始位置。
68.可以看出，上述过程可以实现自动化，达到自动矫正机械臂各个关节子臂的初始位姿的目的，使得机械臂各关节子臂的偏差角度均能满足对应的预设阈值要求。
69.因此，相比于现有技术通过人为判断机械臂的初始位姿是否存在偏差，并利用工具来矫正机械臂的位置来说，克服了主观因素的影响，使机械臂各个关节子臂的偏差角度计算的更准确，提高了机械臂初始位姿的矫正精度，确保机械臂复位的准确性，而且省时省
力。
70.考虑到获取机械臂各个关节子臂的偏差角度的具体实现方式，在上述实施例的基础之上，当关节子臂的数量为至少两个时，步骤s2：对机械臂的图像进行图像处理，计算得到机械臂各个关节子臂的偏差角度，包括以下两个子步骤，也即步骤s21和步骤s22：
71.步骤s21：根据机械臂的图像，得到各个关节子臂对应的各个舵机的旋转轴心点的位置坐标以及机械臂末端的法兰中心点的位置坐标。
72.可以理解的是，定义相邻两个关节子臂中的一者为前关节子臂，另一者为后关节子臂，并定义前关节子臂对应的舵机为第一舵机，后关节子臂对应的舵机为第二舵机，则前关节子臂与第一舵机的旋转轴相连，后关节子臂与第二舵机的旋转轴相连；又因为，本领域技术人员可以理解的是，第二舵机固定于前关节子臂远离第一舵机的一端。
73.也即，第一舵机和第二舵机相当于前关节子臂的两个端点，因此，第一舵机和第二舵机的旋转轴心点的位置坐标则决定了前关节子臂的初始位置。
74.以此类推，可以确定除末端关节子臂以外的各个关节子臂的初始位置。
75.另外，对于末端的关节子臂来说，其一端与对应的舵机的旋转轴相连，另一端固设有法兰，因此，根据末端关节子臂对应的舵机的旋转轴心点的位置坐标和法兰中心点的位置坐标，可以确定末端关节子臂的初始位置。
76.步骤s22：根据相邻两个舵机的旋转轴心点的位置坐标，计算相邻两个舵机的旋转轴心点之间的连线相对竖直方向或水平方向的夹角；并根据位于机械臂末端的舵机的旋转轴心点的位置坐标与法兰中心点的位置坐标，计算位于机械臂末端的舵机的旋转轴心点与法兰中心点之间的连线相对竖直方向或水平方向的夹角，得到各个关节子臂的偏差角度。
77.需要说明的是，通常情况下，定义各个关节子臂的理论初始位置为竖直状态，因此，此时可以优选以竖直线为水平线为基准，来确定各关节子臂的偏差角度。
78.由上述分析可知，根据相邻两个舵机的旋转轴心点的位置坐标，可以确定该两个舵机之间的关节子臂的位置，也即，相邻两个舵机的旋转轴心点之间的连线则代表了该两个舵机之间的关节子臂的实际初始位置，因此，相邻两个舵机的旋转轴心点之间的连线相对竖直方向或水平方向的夹角，即为该两个舵机之间的关节子臂的偏差角度。
79.同理，位于机械臂末端的舵机的旋转轴心点的位置坐标与法兰中心点的位置坐标，可以确定末端的关节子臂的位置，也即，位于机械臂末端的舵机的旋转轴心点与法兰中心点之间的连线则代表了末端的关节子臂的实际初始位置，因此，位于机械臂末端的舵机的旋转轴心点与法兰中心点之间的连线相对竖直方向或水平方向的夹角，即为末端的关节子臂的偏差角度。
80.由此可知，根据各个关节子臂对应的各个舵机的旋转轴心点的位置坐标以及机械臂末端的法兰中心点的位置坐标，可以计算得到各个关节子臂的偏差角度。
81.可以理解的是，通常情况下，舵机设于关节子臂的内部，因此，为了便于通过图像识别确定舵机的旋转轴心点的位置坐标，在上述实施例的基础之上，在步骤s1：获取机械臂的图像之前，还包括：
82.在各个关节子臂的旋转关节处设置标识点，标识点与对应的舵机的旋转轴心点之间具有确定的位置关系。
83.可以理解的是，相邻两个关节子臂的连接处称为旋转关节，关节子臂在对应舵机
的驱动下可绕其对应的旋转关节转动。
84.显然，一旦标识点设置完成，则标识点在旋转关节上的位置即确定，而当机械臂的结构设计完成后，舵机相对旋转关节的位置是确定的，因此，标识点与对应的舵机的旋转轴心点之间具有确定的位置关系。
85.需要说明的是，标识点设置在旋转关节的外部，以便于图像采集器在获取机械臂的图像时能够很容易的识别该标识点，然后，根据标识点的位置坐标和标识点与对应的舵机的旋转轴心点之间的位置关系，则可确定舵机的旋转轴心点的位置坐标。
86.也即，在步骤s21：根据机械臂的图像，得到各个关节子臂对应的各个舵机的旋转轴心点的位置坐标的过程中，包括：
87.以标识点为基准点，并根据标识点与对应的舵机的旋转轴心点之间的位置关系，计算得到各个舵机的旋转轴心点的位置坐标。
88.在上述实施例的基础之上，在步骤s4：控制超出对应预设阈值的所述关节子臂所对应的舵机动作之前，还包括步骤s6：
89.步骤s6：根据超出对应预设阈值的关节子臂的偏差角度，计算与该关节子臂对应的舵机的矫正步数。
90.可以理解的是，关节子臂的偏差角度，也即该关节子臂对应的舵机应矫正的旋转角度，对应舵机的矫正步数，例如，舵机旋转一周360度需要走4096步，则偏差角度为1度时，则舵机对应的矫正步数为4096/360步(需要说明的是，舵机的矫正步数按四舍五入，取整数)。
91.在此基础上，步骤s4：控制超出对应预设阈值的所述关节子臂所对应的舵机动作，包括：
92.步骤s41：控制超出对应预设阈值的关节子臂所对应的舵机转动矫正步数。
93.也即，本实施例通过控制关节子臂对应的舵机转动矫正步数，来减小或消除关节子臂的偏差角度。
94.请参考图3，为本发明实施例提供的机械臂初始位姿自动矫正装置的结构图。
95.除了上述机械臂初始位姿自动矫正方法，本发明还提供一种实现上述实施例公开的机械臂初始位姿自动矫正方法的机械臂初始位姿自动矫正装置，该机械臂初始位姿自动矫正装置与上述方法实施例相对应，下文描述的机械臂初始位姿自动矫正装置与上文描述的机械臂初始位姿自动矫正方法可相互对应参照。
96.该机械臂初始位姿自动矫正装置包括：
97.图像采集模块11，用于获取机械臂的图像；
98.偏差角度计算模块12，用于对机械臂的图像进行图像处理，计算得到机械臂各个关节子臂的偏差角度，其中，机械臂包括至少一个关节子臂；
99.判断模块13，用于判断各个关节子臂的偏差角度是否超出对应的预设阈值；
100.位姿矫正模块14，用于当关节子臂的偏差角度超出对应的预设阈值时，则控制超出对应预设阈值的关节子臂所对应的舵机动作，以调整该关节子臂的初始位置。
101.可以理解的是，图像采集模块11与偏差角度计算模块12相连，偏差角度计算模块12与判断模块13相连，判断模块13与位姿矫正模块14相连，同时，位姿矫正模块14与图像采集模块11相连，以在执行位姿矫正模块14后，再次执行图像采集模块11，用于获取调整后的
机械臂的图像，以得到调整后各个关节子臂的偏差角度，进而通过判断模块13判断调整后各个关节子臂的偏差角度是否超出对应的预设阈值，以确保最终将超出对应的预设阈值的关节子臂的偏差角度调整至满足对应的预设阈值要求。
102.显然，本发明实施例提供的机械臂初始位姿自动矫正装置，具有上述机械臂初始位姿自动矫正方法的有益效果。
103.在上述实施例的基础之上，偏差角度计算模块12包括：
104.位置坐标获取模块，用于根据机械臂的图像，得到各个关节子臂对应的各个舵机的旋转轴心点的位置坐标以及机械臂末端的法兰中心点的位置坐标；
105.计算模块，用于根据相邻两个舵机的旋转轴心点的位置坐标，计算相邻两个舵机的旋转轴心点之间的连线相对竖直方向或水平方向的夹角；并根据位于机械臂末端的舵机的旋转轴心点的位置坐标与法兰中心点的位置坐标，计算位于机械臂末端的舵机的旋转轴心点与法兰中心点之间的连线相对竖直方向或水平方向的夹角，得到各个关节子臂的偏差角度。
106.在上述实施例的基础之上，还包括：
107.标识点设置模块，用于在各个关节子臂的旋转关节处设置标识点，标识点与对应的舵机的旋转轴心点之间具有确定的位置关系，以使位置坐标获取模块以标识点为基准点，并根据标识点与对应的舵机的旋转轴心点之间的位置关系，计算得到各个舵机的旋转轴心点的位置坐标。
108.需要说明的是，优选地，标识点设置模块包括自动在各个关节子臂的旋转关节处打标识的机构，以实现对各个关节子臂的旋转关节的预设位置进行自动打标识。
109.在上述实施例的基础之上，还包括：
110.舵机矫正步数计算模块，用于根据超出对应预设阈值的关节子臂的偏差角度，计算与该关节子臂对应的舵机的矫正步数。
111.舵机矫正步数计算模块与位姿矫正模块14相连，以使位姿矫正模块14控制超出对应预设阈值的关节子臂所对应的舵机转动所需的矫正步数，从而减小或消除超出对应预设阈值的关节子臂的偏差角度。
112.请参见图4，图4为本发明具体实施例所提供的机械臂初始位姿自动矫正设备的结构图，该机械臂初始位姿自动矫正设备相应于上述机械臂初始位姿自动矫正方法的实施例，可以包括：
113.存储器21，用于存储计算机程序。
114.处理器22，用于执行上述存储器21存储的计算机程序时实现如上述任意一个实施例公开的机械臂初始位姿自动矫正方法的步骤。
115.本发明实施例提供的机械臂初始位姿自动矫正设备，具有上述机械臂初始位姿自动矫正方法的有益效果。
116.对于本发明提供的机械臂初始位姿自动矫正设备的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不做赘述。
117.相应于上面的方法实施例，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任意一个实施例公开的机械臂初始位姿自动矫正方法的步骤。
118.本发明实施例提供的计算机可读存储介质，具有上述机械臂初始位姿自动矫正方法的有益效果。
119.该计算机可读存储介质可以包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read
‑
only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
120.对于本发明提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不做赘述。
121.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
122.以上对本发明所提供的机械臂初始位姿自动矫正方法、装置、设备及存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。