位姿补偿数据的获取方法、设备和可读存储介质

本申请涉及机械臂控制领域，尤其涉及一种位姿补偿数据的获取方法、设备和可读存储介质。

背景技术：

1、在传统的建筑施工中，人力操作和传统工具的使用存在一些困难和安全隐患，同时也限制了施工效率的提升。大尺度机械臂的引入可以有效地解决这些问题并提高建筑施工的效率和质量。

2、在实际应用中，大尺度机械臂具有更大的工作范围和灵活性，可以执行各种复杂的任务。例如，它可以用于搬运和安装重型建筑材料，如钢筋、混凝土板和玻璃等，完成高空起重、定位和装配等工作。但是机械臂的大体量也导致机械臂的末端抖动难以依靠机械设计来进行稳定，进而需要通过外部传感器来辅助位姿校正。而外部传感器的数据采集一般需要采集多个位置并使用平均值或拟合算法进行处理，同时，高精度的传感器的采集频率较低，因此导致数据采集和处理过程需要一定的时间。

3、但是，此时机械臂可能正在进行复杂的运动。因此，为了确保校正的准确性，需要在获取到最新的传感器数据之后进行校正操作，导致机械臂实际工作时延迟较大。

技术实现思路

1、本申请实施例通过提供一种位姿补偿数据的获取方法、设备和可读存储介质，解决了相关技术中需要停止一下等待数据处理，校正有一定的延迟，会导致末端工作中断，影响打印效果的技术问题，实现了提高大臂展机械臂在运动状态下末端姿态稳定性的技术效果。

2、本申请实施例提供了一种位姿补偿数据的获取方法，应用于校正系统，所述校正系统包括机械臂和定位基站，所述机械臂的末端设置有惯性传感器，以及用于接收所述定位基站发出的定位信号的信号接收装置，所述位姿补偿数据的获取方法包括：

3、获取所述惯性传感器采集的惯性数据，以及基于所述定位信号确定所述机械臂的空间位姿；

4、基于所述惯性数据以及所述空间位姿之间的时间映射，确定机械臂末端工具的预估位姿；

5、根据所述预估位姿以及预设的工作位姿之间的差异，确定或者生成位姿补偿数据。

6、可选地，所述获取所述惯性传感器采集的惯性数据，以及基于所述定位信号确定所述机械臂的空间位姿的步骤之前，包括：

7、基于所述定位信号的初始数据以及所述机械臂的内部坐标系，标定所述定位基站对应的跟踪坐标系；

8、基于机械臂末端法兰在至少一个第一预设位姿对应的第一预设坐标，以及机械臂末端工具在至少一个第二预设位姿对应的第二预设坐标，统一所述跟踪坐标系、所述内部坐标系以及工具坐标系。

9、可选地，所述基于所述定位信号的初始数据以及所述机械臂的内部坐标系，标定所述定位基站对应的跟踪坐标系的步骤包括：

10、基于所述定位信号，确定机械臂末端法兰在至少一个测试位置对应的所述初始数据；

11、基于所述初始数据确定所述跟踪坐标系与所述内部坐标系的第一映射关系。

12、可选地，所述基于所述初始数据确定所述跟踪坐标系与所述内部坐标系的第一映射关系的步骤之后，包括：

13、基于每个所述初始数据得到的所述第一映射关系，确定坐标系标定误差；

14、基于至少一个所述坐标系标定误差更新所述第一映射关系。

15、可选地，所述基于机械臂末端法兰在至少一个第一预设位姿对应的第一预设坐标，以及机械臂末端工具在至少一个第二预设位姿对应的第二预设坐标，统一所述跟踪坐标系、所述内部坐标系以及工具坐标系的步骤包括：

16、控制所述机械臂末端法兰移动经过至少一个预设位置；

17、在每个所述预设位置采集所述第一预设位姿对应的第一预设坐标；

18、在最后一个所述预设位置，控制所述机械臂末端工具移动经过至少一个所述第二预设位姿，采集所述第二预设坐标，以建立所述工具坐标系；

19、基于所述第一预设坐标以及所述第二预设坐标，确定所述跟踪坐标系与所述工具坐标系之间的第二映射关系。

20、可选地，所述基于所述惯性数据以及所述空间位姿之间的时间映射，确定机械臂末端工具的预估位姿的步骤包括：

21、确定所述惯性数据的第一采集时间，以及所述空间位姿的第二采集时间；

22、将所述第一采集时间插值于所述第二采集时间之间，确定所述惯性数据以及所述空间位姿之间的所述时间映射；

23、基于所述时间映射确定数据融合的时间帧；

24、基于所述时间帧对应的目标惯性数据以及目标空间位姿，确定所述机械臂末端工具在下一时间帧的所述预估位姿。

25、可选地，所述基于所述时间帧对应的目标惯性数据以及目标空间位姿，确定所述机械臂末端工具在下一时间帧的所述预估位姿的步骤包括：

26、基于所述目标惯性数据以及目标空间位姿确定所述机械臂末端法兰的法兰预估位姿；

27、获取所述机械臂末端法兰与所述机械臂末端工具之间的第二映射关系；

28、基于所述法兰预估位姿以及所述第二映射关系，确定所述机械臂末端工具的所述预估位姿。

29、可选地，所述根据所述预估位姿以及预设的工作位姿之间的差异，确定或者生成位姿补偿数据的步骤包括：

30、确定所述预估位姿以及预设的工作位姿之间的坐标差异；

31、获取所述机械臂末端法兰对于所述机械臂末端工具的第二映射关系；

32、基于所述坐标差异以及所述第二映射关系，确定所述机械臂的所述位姿补偿数据。

33、此外，本申请还提出一种位姿补偿数据的获取设备，所述位姿补偿数据的获取设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的位姿补偿数据的获取程序，所述处理器执行所述位姿补偿数据的获取程序时实现如上所述的位姿补偿数据的获取方法的步骤。

34、此外，本申请还提出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位姿补偿数据的获取程序，所述位姿补偿数据的获取程序被处理器执行时实现如上所述的位姿补偿数据的获取方法的步骤。

35、本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

36、由于采用了获取所述惯性传感器采集的惯性数据，以及基于所述定位信号确定所述机械臂的空间位姿；基于所述惯性数据以及所述空间位姿之间的时间映射，确定机械臂末端工具的预估位姿；根据所述预估位姿以及预设的工作位姿之间的差异，确定或者生成位姿补偿数据，所以，有效解决了相关技术中需要停止一下等待数据处理，校正有一定的延迟，会导致末端工作中断，影响打印效果的技术问题，实现了提高大臂展机械臂在运动状态下末端姿态稳定性的技术效果。

技术特征：

1.一种位姿补偿数据的获取方法，其特征在于，应用于校正系统，所述校正系统包括机械臂和定位基站，所述机械臂的末端设置有惯性传感器，以及用于接收所述定位基站发出的定位信号的信号接收装置，所述位姿补偿数据的获取方法包括：

2.如权利要求1所述的位姿补偿数据的获取方法，其特征在于，所述获取所述惯性传感器采集的惯性数据，以及基于所述定位信号确定所述机械臂的空间位姿的步骤之前，包括：

3.如权利要求2所述的位姿补偿数据的获取方法，其特征在于，所述基于所述定位信号的初始数据以及所述机械臂的内部坐标系，标定所述定位基站对应的跟踪坐标系的步骤包括：

4.如权利要求3所述的位姿补偿数据的获取方法，其特征在于，所述基于所述初始数据确定所述跟踪坐标系与所述内部坐标系的第一映射关系的步骤之后，包括：

5.如权利要求2所述的位姿补偿数据的获取方法，其特征在于，所述基于机械臂末端法兰在至少一个第一预设位姿对应的第一预设坐标，以及机械臂末端工具在至少一个第二预设位姿对应的第二预设坐标，统一所述跟踪坐标系、所述内部坐标系以及工具坐标系的步骤包括：

6.如权利要求1所述的位姿补偿数据的获取方法，其特征在于，所述基于所述惯性数据以及所述空间位姿之间的时间映射，确定机械臂末端工具的预估位姿的步骤包括：

7.如权利要求6所述的位姿补偿数据的获取方法，其特征在于，所述基于所述时间帧对应的目标惯性数据以及目标空间位姿，确定所述机械臂末端工具在下一时间帧的所述预估位姿的步骤包括：

8.如权利要求1所述的位姿补偿数据的获取方法，其特征在于，所述根据所述预估位姿以及预设的工作位姿之间的差异，确定或者生成位姿补偿数据的步骤包括：

9.一种位姿补偿数据的获取设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的位姿补偿数据的获取程序，所述处理器执行所述位姿补偿数据的获取程序时实现如权利要求1至8任一项所述的位姿补偿数据的获取方法的步骤。

10.一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有位姿补偿数据的获取程序，所述位姿补偿数据的获取程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的位姿补偿数据的获取方法的步骤。

技术总结本申请公开了一种位姿补偿数据的获取方法、设备和可读存储介质，涉及机械臂控制领域，该方法包括：获取所述惯性传感器采集的惯性数据，以及基于所述定位信号确定所述机械臂的空间位姿；基于所述惯性数据以及所述空间位姿之间的时间映射，确定机械臂末端工具的预估位姿；根据所述预估位姿以及预设的工作位姿之间的差异，确定或者生成位姿补偿数据，所以，有效解决了相关技术中需要停止一下等待数据处理，校正有一定的延迟，会导致末端工作中断，影响打印效果的技术问题，实现了提高大臂展机械臂在运动状态下末端姿态稳定性的技术效果。技术研发人员：袁烽,郭志贤,吴昊,张立名受保护的技术使用者：同济大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5