一种机械臂示教方法、装置及系统与流程

技术特征：

1.一种机械臂示教方法，其特征在于，包括：

获取工作端的示教动作数据，所述示教动作数据为惯性测量单元IMU采集的所述工作端在示教动作过程中的数据；

根据所述示教动作数据获取工作端的运动轨迹数据和空间姿态数据；

根据所述运动轨迹数据和所述空间姿态数据生成运动指令；

将所述运动指令发送至机械臂，以使机械臂完成与示教动作相对应的动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述示教动作数据获取工作端的运动轨迹数据和空间姿态数据，具体包括：

根据所述示教动作数据获取所述IMU的第一运动信息；

根据所述第一运动信息判断所述IMU的动作状态，若所述IMU处于静止状态，则对所述第一运动信息进行零速修正处理；

若所述IMU处于运动状态，则对所述第一运动信息进行惯性导航解算，获取所述IMU的第二运动信息；

根据所述第二运动信息获取所述IMU的位置信息序列，并根据所述位置信息序列生成所述IMU的运动轨迹数据和空间姿态数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一运动信息判断所述IMU的动作状态的步骤具体包括：

采用阈值自适应零速识别方法，判断所述IMU的动作状态；

通过公式一和公式二获取所述阈值自适应零速识别方法中不同时刻的阈值；

var_N＝var(f_N-M,…,f_N) 公式一

G_N＝max(var_N-5,var_N-4…var_N)+α 公式二

其中，var_N为第N时刻的方差值，f_N-M,…,f_N为第N-M时刻至第N时刻的加速度值，α为阈值偏移量，G_N为第N次静止时的阈值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述第一运动位置信息进行零速修正处理的步骤具体包括：

通过公式三，对所述第一运动位置信息进行零速修正处理：

其中，为俯仰角，为横滚角，和为预设时间内加速度的均值，b为三维坐标系，g为重力加速度。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一运动信息包括：姿态信息、速度信息和位置信息；

相应地，所述对所述第一运动信息进行惯性导航解算的步骤具体包括：

通过公式四和公式五，对所述第一位置信息进行惯性导航解算；

其中，Δθ₁、Δθ₂、Δθ₃为姿态更新周期三等分时间间隔的陀螺角增量输出；Δθ_m、ΔV_m为速度更新周期速度增量和角度增量，m为时刻，A₁和A₂为姿态更新周期的系数，A₁和A₂为常数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取工作端的示教动作数据之前，该方法还包括：

获取工作端运动范围内的预标定的基准点，并根据所述基准点建立三维坐标系；

相应地，所述根据所述运动轨迹数据和所述空间姿态数据生成运动指令的步骤具体包括：

对所述运动轨迹数据和所述空间姿态数据进行三维坐标系转换，获取三维坐标系参数以及对应的时间信息；

根据所述三维坐标系参数和所述时间信息获取轨迹姿态信息；

对所述轨迹姿态信息进行指令转换生成运动指令。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在根据所述三维坐标系参数和所述时间信息获取轨迹姿态信息的步骤之前，该方法还包括：

获取图像采集装置发送的图像数据，所述图像数据为所述图像采集装置采集的所述IMU在示教动作过程中的数据；

根据所述图像数据对三维坐标系参数进行修正。

8.一种机械臂示教装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取工作端的示教动作数据，所述示教动作数据为惯性测量单元IMU采集的所述工作端在示教动作过程中的数据；

第二获取模块，用于根据所述示教动作数据获取工作端的运动轨迹数据和空间姿态数据；

指令生成模块，用于根据所述运动轨迹数据和所述空间姿态数据生成运动指令；

发送模块，用于将所述运动指令发送至机械臂，以使机械臂完成与示教动作相对应的动作。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二获取模块，具体用于根据所述示教动作数据获取所述IMU的第一运动信息；根据所述第一运动信息判断所述IMU的动作状态，若所述IMU处于静止状态，则对所述第一运动信息进行零速修正处理；若所述IMU处于运动状态，则对所述第一运动信息进行惯性导航解算，获取所述IMU的第二运动信息；根据所述第二运动信息获取所述IMU的位置信息序列，并根据所述位置信息序列生成所述IMU的运动轨迹数据和空间姿态数据。

10.一种机械臂示教系统，其特征在于，包括：图像采集装置、IMU和权利要求8-9任一项所述的机械臂示教装置；

所述机械臂示教装置分别与所述图像采集装置和所述IMU连接；

所述机械臂示教装置，用于接收所述IMU发送的示教动作数据，所述示教动作数据为IMU采集的所述工作端在示教动作过程中的数据所述工作端在示教动作过程中的数据；根据示教动作数据获取工作端的运动轨迹数据和空间姿态数据；根据所述运动轨迹数据和所述空间姿态数据生成运动指令，并将所述运动指令发送至机械臂，以使机械臂完成与示教动作相对应的动作。