[发明专利]一种多关节臂架的位姿检测与控制装置和方法

权利要求书

1.一种多关节臂架的位姿检测装置，所述多关节臂架包括多节臂架支臂(4)，每节臂架支臂(4)可绕上一节臂架支臂(4)的末端相对旋转；其特征在于，包括激光测距仪(1)和可调偏角反射镜(3)；

所述激光测距仪(1)设置在臂架支臂(4)的末端，且激光测距方向指向臂架支臂(4)的根部的旋转中心；

所述可调偏角反射镜(3)安装在臂架支臂(4)的根部的旋转中心处且与所述旋转中心同轴。

2.如权利要求1所述的多关节臂架的位姿检测装置，其特征在于：所述臂架支臂(4)的末端安装有用于带动下一节臂架支臂(4)旋转的销轴或执行机构。

3.如权利要求2所述的多关节臂架的位姿检测装置，其特征在于：所述臂架支臂(4)在长度方向上可伸缩滑移或固定长度。

4.如权利要求1所述的多关节臂架位姿检测与控制装置，其特征在于：还包括光电传感器(2)，所述光电传感器(2)的数量为至少两个，所述至少两个的光电传感器(2)分别布设于在激光测距仪(1)垂直于激光测距方向的径向两侧，且朝向所述旋转中心，并用于判断所述臂架支臂(4)的挠度变形方向。

5.如权利要求4所述的多关节臂架位姿检测与控制装置，其特征在于：所述垂直于激光测距方向的径向两侧为臂架支臂(4)的末端的载荷作用方向的一侧与对应的反方向的一侧。

6.如权利要求1至5中任一项所述的多关节臂架位姿检测装置，其特征在于：还包括控制系统(5)，所述控制系统(5)分别与所述激光测距仪(1)、所述光电传感器(2)以及所述可调偏角反射镜(3)电性连接，并用于：

驱动臂架支臂(4)按预设角度旋转，根据光电传感器(2)的采集得到的臂架支臂(4)的挠度变形方向，控制可调偏角反射镜(3)朝向所述挠度变形方向的反方向进行偏角微调，以使得所述激光测距仪(1)接收到自身发射的测量光束；

当所述激光测距仪(1)接收到自己发射的测量光束时，读取可调偏角反射镜(3)的当前位置的角度信息和激光测距仪(1)测量得到的距离信息；得到臂架支臂(4)末端的实际位姿。

7.一种多关节臂架的位姿控制装置，其特征在于：包括如权利要求1至6中任一项所述的多关节臂架的位姿控制装置，所述控制系统(5)，还用于，将所述臂架支臂(4)末端的实际位姿与理论位姿进行比对，根据实际位姿与理论位姿的差值，根据所述差值再调整臂架支臂(4)的旋转角度和长度，以使得所述臂架支臂(4)的实际位姿与理论位姿重合。

8.如权利要求7所述的多关节臂架的位姿控制装置，其特征在于：所述理论位姿包括臂架支臂(4)的长度以及所述臂架支臂(4)相对于上一节臂架支臂(4)的旋转角度。

9.一种如权利要求6至8中任一项所述的多关节臂架的位姿控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

复位可调偏角反射镜(3)，开启激光测距仪(1)，并调整激光测距仪(1)接收到自身发射的测量光束，读取可调偏角反射镜(3)的初始位置的角度信息和激光测距仪(1)测量得到的初始距离信息，得到臂架支臂(4)末端的初始位姿；

驱动臂架支臂(4)在初始位姿的基础上按预设角度旋转和/或按照预设长度伸展，根据光电传感器(2)的采集得到的臂架支臂(4)的挠度变形方向，控制可调偏角反射镜(3)朝向所述挠度变形方向的反方向进行偏角微调，以使得所述激光测距仪(1)重新接收到自身发射的测量光束；

当所述激光测距仪(1)重新接收到自身发射的测量光束时，读取可调偏角反射镜(3)的当前位置的角度信息和激光测距仪(1)测量得到的距离信息，获得臂架支臂(4)末端的实际位姿；

将所述臂架支臂(4)末端的实际位姿与理论位姿进行比对，根据实际位姿与理论位姿的差值，根据所述差值再调整臂架支臂(4)的旋转角度和长度，以使得所述臂架支臂(4)的实际位姿与理论位姿重合。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述获取臂架支臂(4)末端的实际位姿以及根据所述差值再调整臂架支臂(4)的旋转角度和长度的步骤进行多次迭代，直至所述臂架支臂(4)的实际位姿与理论位姿重合为止；其中，每次迭代前，复位所述可调偏角反射镜(3)。