一种测试系统中机械臂的定位方法和装置与流程

1.本发明涉及设备定位的技术领域，尤其是涉及一种测试系统中机械臂的定位方法和装置。


背景技术：

2.工业机械臂被应用于很多行业的工作，通信领域的测量是其中之一。具体而言，在机械臂末端安装测试天线，通过机械臂控制测试天线到达预设的测试位置，执行测量。为了扩展机械臂的测试范围，相关技术中将机械臂置于移动机构(例如agv小车)上。
3.对于机械臂可移动的测试系统而言，当机械臂的底座位置发生变化时，机械臂在测试坐标中需要重新定位。
4.在对测量精度有较高要求的场景中，测量点的位置信息需要足够精确，例如要求1mm和0.1度以内的机械重复定位误差。相关技术中，机械臂的定位精度足够高，移动机构的定位精度往往不高，例如，常见的agv定位精度为20mm和
±
1度，这就意味着，安装在agv上的机械臂底座定位误差至少是20mm和
±
1度，这会对电磁测量结果的精度造成较大的影响，为了提高测量精度，一般需要激光跟踪仪或工业视觉识别相机进行测量，导致测量过程复杂且成本较高。
5.针对上述问题，还未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种测试系统中机械臂的定位方法和装置，以缓解了现有的机械臂的定位方法较为复杂的技术问题。
7.第一方面，本发明实施例提供了一种测试系统中机械臂的定位方法，所述机械臂的末端安装有测试天线，包括：控制所述机械臂的末端或所述机械臂的末端安装的检测装置接触预设标定点，所述预设标定点为至少三个不共线的点；获取目标坐标信息，其中，所述目标坐标信息为接触所述预设标定点时，所述机械臂的末端在所述机械臂的基坐标系中的坐标信息；基于所述目标坐标信息和初始坐标信息，确定出所述机械臂的基坐标系相对测试坐标系的位置偏移量和角度旋转量，其中，所述初始坐标信息为所述预设标定点在测试坐标系中的坐标信息；基于所述位置偏移量和所述角度旋转量，控制所述机械臂的末端的所述测试天线到达所述测试坐标系中的预设采样点。
8.进一步地，所述检测装置包括：测试天线和/或标定件。
9.进一步地，所述初始坐标信息通过以下方法得到：当所述机械臂的基坐标系相对测试坐标系的位置偏移量和角度旋转量为已知时，控制所述机械臂的末端或所述机械臂的末端安装的检测装置接触所述预设标定点，将此时所述机械臂的末端在所述机械臂的基坐标系中的坐标信息确定为所述初始坐标信息。
10.进一步地，所述位置偏移量的计算公式为进一步地，所述位置偏移量的计算公式为其中，n为所述预设标定点的数量，预设标定点n的目标坐标信息为(xn，yn，zn)，预设标定点n的初始坐标信息为(xn，yn，zn)，n为所述位置偏移量；所述角度旋转量的计算公式为计算公式为计算公式为其中，r为所述角度旋转量的。
11.第二方面，本发明实施例还提供了一种测试系统中机械臂的定位装置，所述机械臂的末端安装有测试天线，其特征在于，包括：控制单元，获取单元，确定单元和定位单元，其中，所述控制单元，用于控制机械臂的末端或所述机械臂上安装的检测装置接触预设标定点，所述预设标定点为至少三个不共线的点；所述获取单元，用于获取目标坐标信息，其中，所述目标坐标信息为接触所述预设标定点时，所述机械臂的末端在所述机械臂的基坐标系中的坐标信息；所述确定单元，用于基于所述目标坐标信息和所述初始坐标信息，确定出所述机械臂的基坐标系相对测试坐标系的位置偏移量和角度旋转量，其中，所述初始坐标信息为所述预设标定点在测试坐标系中的坐标信息；所述定位单元，用于基于所述位置偏移量和所述角度旋转量，控制所述机械臂的末端的所述测试天线到达所述测试坐标系中的预设采样点执行测试。
12.进一步地，所述检测装置包括：测试天线和/或标定件。
13.进一步地，所述确定单元，还用于：当所述机械臂的基坐标系相对测试坐标系的位置偏移量和角度旋转量为已知时，控制所述机械臂的末端或所述机械臂的末端安装的检测装置接触所述预设标定点，将此时所述机械臂的末端在所述机械臂的基坐标系中的坐标信息确定为所述初始坐标信息。
14.进一步地，所述位置偏移量的计算公式为进一步地，所述位置偏移量的计算公式为其中，n为所述预设标定点的数量，预设标定点n的目标坐标信息为(xn，yn，zn)，预设标定点n的初始坐标信息为(xn，yn，zn)，n为所述位置偏移量；所述角度旋转量的
计算公式为计算公式为计算公式为其中，r为所述角度旋转量。
15.第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储支持处理器执行上述第一方面中所述方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
16.第四方面，本发明实施例还提供了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。
17.在本发明实施例中，通过控制所述机械臂的末端或所述机械臂的末端安装的检测装置接触预设标定点，所述预设标定点为至少三个不共线的点；获取目标坐标信息，其中，所述目标坐标信息为接触所述预设标定点时，所述机械臂的末端在所述机械臂的基坐标系中的坐标信息；基于所述目标坐标信息和初始坐标信息，确定出所述机械臂的基坐标系相对测试坐标系的位置偏移量和角度旋转量，其中，所述初始坐标信息为所述预设标定点在测试坐标系中的坐标信息；基于所述位置偏移量和所述角度旋转量，控制所述机械臂的末端的所述测试天线到达所述测试坐标系中的预设采样点，达到了无需使用激光跟踪仪或工业视觉识别相机等设备即可对机械臂的末端进行定位的目的，进而解决了现有的机械臂的定位方法较为复杂的技术问题，从而实现了提高机械臂的定位的效率以及降低机械臂的定位的成本的技术效果。
18.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
19.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明实施例提供的一种测试系统中机械臂的定位方法的流程图；
22.图2为本发明实施例提供的预设标定点的示意图；
23.图3为本发明实施例提供的一种测试系统中机械臂的定位装置的示意图；
24.图4为本发明实施例提供的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例一：
27.根据本发明实施例，提供了一种测试系统中机械臂的定位方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
28.图1是根据本发明实施例的一种测试系统中机械臂的定位的流程图，如图1所示，所述机械臂的末端安装有测试天线，该方法包括如下步骤：
29.步骤s102，控制所述机械臂的末端或所述机械臂的末端安装的检测装置接触预设标定点，所述预设标定点为至少三个不共线的点；
30.需要说明的是，上述的检测装置包括：测试天线和/或标定件。
31.步骤s104，获取目标坐标信息，其中，所述目标坐标信息为接触所述预设标定点时，所述机械臂的末端在所述机械臂的基坐标系中的坐标信息；
32.步骤s106，基于所述目标坐标信息和初始坐标信息，确定出所述机械臂的基坐标系相对测试坐标系的位置偏移量和角度旋转量，其中，所述初始坐标信息为所述预设标定点在测试坐标系中的坐标信息；
33.步骤s108，基于所述位置偏移量和所述角度旋转量，控制所述机械臂的末端的所述测试天线到达所述测试坐标系中的预设采样点。
34.通过控制所述机械臂的末端或所述机械臂的末端安装的检测装置接触预设标定点，所述预设标定点为至少三个不共线的点；获取目标坐标信息，其中，所述目标坐标信息为接触所述预设标定点时，所述机械臂的末端在所述机械臂的基坐标系中的坐标信息；基于所述目标坐标信息和初始坐标信息，确定出所述机械臂的基坐标系相对测试坐标系的位置偏移量和角度旋转量，其中，所述初始坐标信息为所述预设标定点在测试坐标系中的坐标信息；基于所述位置偏移量和所述角度旋转量，控制所述机械臂的末端的所述测试天线到达所述测试坐标系中的预设采样点，达到了无需使用激光跟踪仪或工业视觉识别相机等设备即可对机械臂的末端进行定位的目的，进而解决了现有的机械臂的定位方法较为复杂的技术问题，从而实现了提高机械臂的定位的效率以及降低机械臂的定位的成本的技术效果。
35.控制机械臂末端接触测试系统中固定设置的预设标定点(例如，图2中所示的位于地面的4个标定点a,b,c,d；或者图2中所示的位于测试台的3个标定点e，f，g)。标定点至少包括3个不共线的点。此时，可以将机械臂末端安装的测试天线拆下，也可以直接用机械臂末端安装的测试天线去执行接触，为了保护测试天线，可以在标定点上设置缓冲(例如泡沫垫)，或者可以在机械臂末端安装标定件，标定件与测试天线之间的相对位置已知，控制标定件去执行接触预设标定点的任务。
36.在接触各个预设标定点时，记录标定点相对于机械臂底座的目标坐标信息，也就
是机械臂末端相对于机械臂基座的坐标值，这个数据可以直接从机械臂中读取，比如通过把工件坐标系建立在机械臂末端或测试天线上，读取工件坐标系相对于机械臂底座坐标的位置就可以获取。具体地，例如在接触图2中所示的4个标定点a,b,c,d时，读取其坐标，记录为a(xa,ya,za)，b(xb,yb,zb)，c(xc,yc,zc)，d(xd,yd,zd)。
37.预设标定点的目标坐标信息和预设坐标点的初始坐标信息，计算得到机械臂底座的偏移量和欧拉角。初始坐标信息是预设标定点在测试坐标系中的位置信息，可以是机械臂仿真软件或机械臂控制软件中预设的坐标值，也可以是在机械臂底座的坐标位置是已知的状态下，使用上述接触的方式获取到的标定点相对于机械臂底座的坐标。
38.例如，对图2中所示的4个标定点a,b,c,d，其初始坐标信息是a(xa,ya,za)，b(xb,yb,zb)，c(xc,yc,zc)，d(xd,yd,zd)，计算方式如下：
39.位置偏移量的计算：
[0040][0041]
旋转矩阵(角度旋转量)的计算：
[0042][0043]
在求得旋转矩阵之后，可以直接将旋转矩阵转换为欧拉角。
[0044]
最后，根据偏移量和欧拉角，确定机械臂的底座的坐标信息。并根据机械臂的底座的坐标信息对机械臂末端在测试坐标系中的精确定位。
[0045]
实施例二：
[0046]
本发明实施例还提供了一种测试系统中机械臂的定位装置，该测试系统中机械臂的定位装置用于执行本发明实施例上述内容所提供的测试系统中机械臂的定位方法，以下是本发明实施例提供的测试系统中机械臂的定位装置的具体介绍。
[0047]
如图3所示，图3为上述测试系统中机械臂的定位装置的示意图，所述机械臂的末端安装有测试天线，该测试系统中机械臂的定位装置包括：控制单元10，获取单元20，确定单元30和定位单元40。
[0048]
所述控制单元，用于控制机械臂的末端或所述机械臂上安装的检测装置接触预设标定点，所述预设标定点为至少三个不共线的点；
[0049]
所述获取单元，用于获取目标坐标信息，其中，所述目标坐标信息为接触所述预设标定点时，所述机械臂的末端在所述机械臂的基坐标系中的坐标信息；
[0050]
所述确定单元，用于基于所述目标坐标信息和所述初始坐标信息，确定出所述机械臂的基坐标系相对测试坐标系的位置偏移量和角度旋转量，其中，所述初始坐标信息为所述预设标定点在测试坐标系中的坐标信息；
[0051]
所述定位单元，用于基于所述位置偏移量和所述角度旋转量，控制所述机械臂的末端的所述测试天线到达所述测试坐标系中的预设采样点执行测试。
[0052]
在本发明实施例中，通过控制所述机械臂的末端或所述机械臂的末端安装的检测装置接触预设标定点，所述预设标定点为至少三个不共线的点；获取目标坐标信息，其中，所述目标坐标信息为接触所述预设标定点时，所述机械臂的末端在所述机械臂的基坐标系中的坐标信息；基于所述目标坐标信息和初始坐标信息，确定出所述机械臂的基坐标系相对测试坐标系的位置偏移量和角度旋转量，其中，所述初始坐标信息为所述预设标定点在测试坐标系中的坐标信息；基于所述位置偏移量和所述角度旋转量，控制所述机械臂的末端的所述测试天线到达所述测试坐标系中的预设采样点，达到了无需使用激光跟踪仪或工业视觉识别相机等设备即可对机械臂的末端进行定位的目的，进而解决了现有的机械臂的定位方法较为复杂的技术问题，从而实现了提高机械臂的定位的效率以及降低机械臂的定位的成本的技术效果。
[0053]
优选的，所述检测装置包括：测试天线和/或标定件。
[0054]
优选的，所述确定装置，还用于：当所述机械臂的基坐标系相对测试坐标系的位置偏移量和角度旋转量为已知时，控制所述机械臂的末端或所述机械臂的末端安装的检测装置接触所述预设标定点，将此时所述机械臂的末端在所述机械臂的基坐标系中的坐标信息确定为所述初始坐标信息。
[0055]
优选的，所述位置偏移量的计算公式为优选的，所述位置偏移量的计算公式为其中，n为所述预设标定点的数量，预设标定点n的目标坐标信息为(xn，yn，zn)，预设标定点n的初始坐标信息为(xn，yn，zn)，n为所述位置偏移量；所述角度旋转量的计算公式为计算公式为计算公式为其中，r为所述角度旋转量。
[0056]
实施例三：
[0057]
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储支持处理器执行上述实施例一中所述方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
[0058]
参见图4，本发明实施例还提供一种电子设备100，包括：处理器50，存储器51，总线52和通信接口53，所述处理器50、通信接口53和存储器51通过总线52连接；处理器50用于执行存储器51中存储的可执行模块，例如计算机程序。
[0059]
其中，存储器51可能包含高速随机存取存储器(ram，random access memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口53(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通
信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
[0060]
总线52可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0061]
其中，存储器51用于存储程序，所述处理器50在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器50中，或者由处理器50实现。
[0062]
处理器50可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器50中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器50可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processing，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器51，处理器50读取存储器51中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
[0063]
实施例四：
[0064]
本发明实施例还提供了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运行时执行上述实施例一中所述方法的步骤。
[0065]
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0066]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0067]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0068]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0069]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0070]
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。