[发明专利]一种机器人机械臂末端姿态的调整方法

说明书

本发明提供了一种机器人机械臂末端姿态的调整方法，属于机器人机械臂控制技术领域。主要解决移动机器人在操作电气柜按钮时，因移动机器人定位误差造成机器人机械臂末端姿态偏差，导致机械臂不能精准操作按钮的问题。调整方法包括：机器人移动到目标电气柜操作面板前、驱动机械臂带动相机并拍取校正板图片、识别得到定位圆位置、根据三个顶点和定位圆的位置关系获取三个顶点的坐标信息，计算出三个方向的倾斜角，再依据坐标转换求取机械臂末端在基坐标系下的目标姿态，并驱动机械臂使末端到达目标姿态。本发明基于深度相机视觉信息求取机械臂末端的目标姿态，实现对机器人机械臂末端姿态的调整。

技术领域

本发明属于机器人机械臂控制技术领域，具体的，涉及一种机器人机械臂末端姿态的调整方法。

背景技术

机器人的刚需时代正在来临，机器人技术正在深刻改变着人类的生产和生活方式。随着机器人相关理论研究与硬件技术的发展，各种各样的机器人广泛地应用于工业生产、仓储、安防巡检和太空探索等领域，替代人们从事重复繁重的劳动或者具有危险性的工作，极大地提高了生产生活效率。但无论是移动机器人还是机械臂，它们的使用场景比较有限，功能较为单一，不能从事相对复杂、灵活的任务。移动机械臂作为一种新型机器人，在结构上将可自由移动的机器人和机械臂结合起来，既有移动机器人工作空间的广阔性，又有机械臂操作空间的灵活性。而且为移动机械臂配备激光雷达、相机等环境感知传感器后，能够很大程度上增强其环境信息获取的能力，实现更加复杂的操作也成为可能。

近年来，随着国家电网系统、高速铁路系统的快速发展，我国电力和铁路系统的自动化程度有了明显提升。而变电站是电力传输的枢纽，其安全可靠的运行与国民经济建设和电气化铁路交通系统的安全运行息息相关。受变电站户内设备体型小、运动空间狭窄等因素限制，站内设备操作大多依靠人工进行，操作人员不仅费时费力，而且面临较大的劳动风险，同时变电站面临着人力成本上升和人力资源短缺等问题。针对此种情况，为了实现变电所无人化管理，许多变电所引入移动机械臂代替操作人员操作变电所内的设备，如对电气柜上的按钮下达指令，但在实际应用过程中，机器人很难精准识别和定位目标按扭，常常因为机器人无法正确完成操作过程而引起更大的安全问题，因此，为了解决机器人精确识别和定位目标按钮，精准按下按钮完成操作过程的问题，本发明提出一种机械臂末端姿态调整的方法，利用可靠的取像装置和校正工具开发有效的数学模型，以达到通过机器人技术代替人工对设备进行精准操作的目的。

中国发明专利文献(CN114378822A)于2022年4月22日公开的《一种基于视觉的机器人机械臂末端位姿的调整方法》采用了一种基于视觉的机器人机械臂末端姿态的调整方法，该方法虽然做到了机械臂末端的目标姿态的调整，但受到机械臂第四、五、六关节调整角度的限制，使用范围较为局限，难以适应调整角度较大情况下机器人机械臂末端姿态的调整。

在机器人作业中，机械臂末端姿态的准确性，直接影响着机器人是否能精确完成操作。其中，对于机器人操作电气柜按钮技术的研究还存在以下技术问题：

1、移动小车到达目标电气柜操作位置，定位不精确，存在定位误差，小车上面机械臂的初始位姿及按钮拍照位姿和电气柜操作面板因此产生一定的倾斜，使得机械臂无法精确地操作目标按钮。

2、受电气柜的限制，电气柜操作面板可能与地面不垂直，存在一定的倾斜，机械臂到达按钮拍照位姿时，机械臂末端轴垂面和电气柜操作面板并不平行，因而在随后的相机拍照识别和按钮定位过程中，机械臂操作总是存在偏差，无法更为精确的完成按下目标按钮的过程。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种机器人机械臂末端姿态调整的方法，能够使机器人精确识别定位电气柜按钮，进而精准按下按钮。