一种机械臂坐标定位方法、装置及介质与流程

1.本发明涉及坐标定位技术领域，具体的，本发明应用于贴标设备的机械臂坐标定位领域，特别是涉及一种机械臂坐标定位方法、装置及介质。


背景技术：

2.目前，机械臂在工业控制领域有着广泛的应用，在某些场景中，机械臂需要深度相机拍摄的图像来进行定位；例如在物品贴标应用中，在机械臂与贴标物品进行对位操作时，需要识别出贴标物品在摄像单元坐标系下的位置坐标，然后根据该位置坐标控制机械臂与贴标物品对位，但是，机械臂本身的移动控制基础是来自机械臂自身坐标系的相关坐标。
3.综上所述，若在需要机械臂与贴标物品进行对位操作时，需要将贴标物品在摄像单元坐标系下的像素坐标，转换为机械臂坐标系下的实际坐标，而现有技术中，由于受装配精度以及设备运输等因素的影响，对于不同的操作设备而言，摄像单元与机械臂之间的相对位置并不固定，两个坐标系之间的比例、偏移以及夹角都有所不同，若采用同一套转换参数，那么机械臂的定位就会产生很大误差，进而无法对贴标物品进行精准对位。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，针对现有技术中的上述问题，提供一种机械臂坐标定位方法、装置及介质，进而解决现有技术中由于受装配精度以及设备运输等因素的影响，对于不同的操作设备而言，摄像单元与机械臂之间的相对位置并不固定，两个坐标系之间的比例、偏移以及夹角都有所不同，若采用同一套转换参数，那么机械臂的定位就会产生很大误差，进而无法对贴标物品进行精准对位的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：
6.一方面，本发明提供一种机械臂坐标定位方法，包括：
7.在机械臂操作平台上设置基准定位模组；
8.根据所述基准定位模组确认基准坐标数据；
9.根据所述基准坐标数据计算多元转换方程；
10.根据所述多元转换方程和待处理定位坐标进行机械臂定位。
11.作为一种改进的方案，所述在机械臂操作平台上设置基准定位模组，包括：
12.在所述机械臂操作平台上按照第一工装规范以及第一位置规范配置若干工装件；令若干所述工装件组成所述基准定位模组。
13.作为一种改进的方案，所述第一工装规范包括：工装件形状、工装件特征和工装件数量；所述工装件形状为长方体，所述工装件特征为工装件上表面中心点处设有凹槽，所述工装件数量包括三个；
14.所述第一位置规范为：若干所述工装件的中心点坐标值具有差异性。
15.作为一种改进的方案，所述根据所述基准定位模组确认基准坐标数据，包括：
16.配置深度摄像模块，调用所述深度摄像模块捕捉所述机械臂操作平台上对应所述
基准定位模组的第一深度图片；
17.调用ai算法识别所述第一深度图片中的若干所述工装件，调用所述ai算法识别若干所述工装件所分别对应的若干相机坐标；
18.获取若干所述工装件在机械臂坐标系下的若干工装坐标；
19.令若干所述相机坐标和若干所述工装坐标组成所述基准坐标数据。
20.作为一种改进的方案，所述根据所述基准坐标数据计算多元转换方程，包括：
21.设定相机坐标系与机械臂坐标系之间的坐标移动转换方向；
22.根据所述坐标移动转换方向创建多元方程组；
23.根据所述基准坐标数据和所述多元方程组计算所述多元转换方程。
24.作为一种改进的方案，所述根据所述基准坐标数据和所述多元方程组计算所述多元转换方程，包括：
25.将若干所述相机坐标以及若干所述工装坐标分别代入所述多元方程组，得到与若干所述工装坐标分别对应的若干第一多元方程式；
26.基于所述多元方程组以及若干所述第一多元方程式进行联立计算，得到所述多元转换方程。
27.作为一种改进的方案，所述基于所述多元方程组以及若干所述第一多元方程式进行联立计算，得到所述多元转换方程，包括：
28.确认所述多元方程组中的未知系数；
29.联立若干所述第一多元方程式，得到六元一次方程组；
30.计算所述六元一次方程组中所对应的所述未知系数；
31.将所述未知系数代入所述多元方程组，得到所述多元转换方程。
32.作为一种改进的方案，所述根据所述多元转换方程和待处理定位坐标进行机械臂定位，包括：
33.将所述待处理定位坐标代入所述多元转换方程进行计算，得到转换后坐标；
34.设定所述转换后坐标为所述机械臂的定位坐标；
35.按照所述定位坐标对所述机械臂进行对位调整。
36.另一方面，本发明还提供一种机械臂坐标定位装置，包括：
37.定位模组配置单元，用于在机械臂操作平台上设置基准定位模组；
38.基准坐标计算单元，用于根据所述基准定位模组确认基准坐标数据；
39.多元方程计算单元，用于根据所述基准坐标数据计算多元转换方程；
40.机械臂定位单元，用于根据所述多元转换方程和待处理定位坐标进行机械臂定位。
41.另一方面，本发明还提供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计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述机械臂坐标定位方法的步骤。
42.本发明技术方案的有益效果是：
43.1、本发明所述的一种机械臂坐标定位方法，可以实现通过建立一套完整便捷的坐标转换定位逻辑，对摄像单元坐标系的像素坐标与机械臂坐标系的实际坐标进行转换，并且可应用于相对位置并不固定的多种摄像单元与机械臂之间，可操作性高，智能性强，且具
有较广的应用范围，弥补了现有技术的不足。
44.2、本发明所述的一种机械臂坐标定位装置，可以通过定位模组配置单元、基准坐标计算单元、多元方程计算单元和机械臂定位单元的相互配合，进而实现建立一套完整便捷的坐标转换定位逻辑，对摄像单元坐标系的像素坐标与机械臂坐标系的实际坐标进行转换，并且可应用于相对位置并不固定的多种摄像单元与机械臂之间，可操作性高，智能性强，且具有较广的应用范围，弥补了现有技术的不足。
45.3、本发明所述的计算机可读存储介质，可以实现引导定位模组配置单元、基准坐标计算单元、多元方程计算单元和机械臂定位单元进行配合，进而实现本发明所述的一种机械臂坐标定位方法，本发明所述的计算机可读存储介质还有效提高了所述机械臂坐标定位方法的可操作性。
附图说明
46.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。
47.图1是本发明实施例1所述一种机械臂坐标定位方法的流程示意图；
48.图2是本发明实施例1所述一种机械臂坐标定位方法中步骤s100的详细流程示意图；
49.图3是本发明实施例2所述一种机械臂坐标定位装置的架构示意图。
具体实施方式
50.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
51.在本发明的描述中，需要说明的是，本发明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。
52.本文的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本文的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
53.需要说明的是，本技术技术方案中所描述的具体实施方式，具体应用于药品贴标设备或药品贴标过程中的某一功能实现或某一技术细节的实现，但本实施方式包括但不限于应用于其他的物品售卖机、自动售卖机、自助贩售终端、物品售卖处理、物品贴标处理等设备或过程中，本技术技术方案在药品贴标设备或药品贴标过程中的应用，不作为对于本技术技术方案应用范围的限定。
54.实施例1
55.本实施例提供一种机械臂坐标定位方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：
56.s100、在机械臂操作平台上设置基准定位模组；
57.s200、根据所述基准定位模组确认基准坐标数据；
58.s300、根据所述基准坐标数据计算多元转换方程；
59.s400、根据所述多元转换方程和待处理定位坐标进行机械臂定位。
60.作为本发明的一种实施方式，所述在机械臂操作平台上设置基准定位模组，包括：
61.s110、在所述机械臂操作平台上按照第一工装规范以及第一位置规范配置若干工装件；
62.s120、令若干所述工装件组成所述基准定位模组。
63.作为本发明的一种实施方式，所述第一工装规范包括：工装件形状、工装件特征和工装件数量；所述工装件形状为长方体，所述工装件特征为工装件上表面中心点处设有凹槽，所述工装件数量包括三个；所述第一位置规范为：若干所述工装件的中心点坐标值具有差异性；
64.对应的，本实施方式中对上述步骤在具体应用时进行举例说明，例如：制作三个长方体(即工装件形状)工装，放置于设备操作平台之上，设置工装之间的相对位置，然后设置工装的中心点xy坐标需互不相同(即中心点坐标值具有差异性)；设置工装上方中心点上的圆形凹槽(即工装件特征)，方便后续机械臂探头的定位；
65.作为本发明的一种实施方式，所述根据所述基准定位模组确认基准坐标数据，包括：
66.配置深度摄像模块，调用所述深度摄像模块捕捉所述机械臂操作平台上对应所述基准定位模组的第一深度图片；调用ai算法识别所述第一深度图片中的若干所述工装件，调用所述ai算法识别若干所述工装件所分别对应的若干相机坐标；获取若干所述工装件在机械臂操作平台中的机械臂坐标系下的若干工装坐标；令若干所述相机坐标和若干所述工装坐标组成所述基准坐标数据；本实施方式中对上述步骤在具体应用时进行举例说明，例如：深度摄像头拍摄一张深度图片，然后利用ai算法识别出对应的三个工装，进而得到工装的水平xy坐标，分别记为(xd1，yd1)，(xd2，yd2)，(xd3，yd3)；对应的，上述水平xy坐标(xd1，yd1)，(xd2，yd2)，(xd3，yd3)即分别为若干所述相机坐标；依次将机械臂操作平台中的机械臂探头移动至三个工装的凹槽处，获取机械臂坐标系下的水平xy坐标，分别记为(xm1,ym1),(xm2,ym2),(xm3,ym3)；上述(xm1,ym1),(xm2,ym2),(xm3,ym3)即分别为若干所述工装坐标；
67.作为本发明的一种实施方式，所述根据所述基准坐标数据计算多元转换方程，包括：
68.设定相机坐标系与机械臂坐标系之间的坐标移动转换方向；根据所述坐标移动转换方向创建多元方程组；对应的，由于深度相机坐标系转换为机械臂坐标系，有x方向翻转、xy方向缩放、旋转、平移(即坐标移动转换方向)四个步骤，故经过数学化简之后，可通过上述的坐标移动转换方向总结出转换方程组，如下：
69.70.故根据所述基准坐标数据和所述多元方程组计算所述多元转换方程。
71.作为本发明的一种实施方式，所述根据所述基准坐标数据和所述多元方程组计算所述多元转换方程，包括：将若干所述相机坐标和若干所述工装坐标分别代入所述多元方程组，得到与若干所述工装坐标分别对应的若干第一多元方程式；基于所述多元方程组以及若干所述第一多元方程式进行联立计算，得到所述多元转换方程；
72.作为本发明的一种实施方式，所述基于所述多元方程组以及若干所述第一多元方程式进行联立计算，得到所述多元转换方程，包括：确认所述多元方程组中的未知系数；联立若干所述第一多元方程式，得到六元一次方程组；计算所述六元一次方程组中所对应的所述未知系数；将所述未知系数代入所述多元方程组，得到所述多元转换方程；对应的，本实施方式中对上述步骤在具体应用时进行举例说明，例如：分别将(xd1，yd1)，(xd2，yd2)，(xd3，yd3)，(xm1,ym1),(xm2,ym2),(xm3,ym3)带入到所述方程组(1)中进行联立，进而得到一个六元一次方程组，求解该六元一次方程组即可得到方程组(1)中的6个系数(即未知系数)；求解完毕之后，将6个系数带回到方程组(1)，进而得到对应的多元转换方程；对于每台设备而言，以上步骤在机械臂探头安装完成之后，执行一次即可，对应得到对于每个机械臂平台下的坐标多元转换方程；
73.作为本发明的一种实施方式，所述根据所述多元转换方程和待处理定位坐标进行机械臂定位，包括：由于在后续的设备使用过程中，对于操作平台上其他的任意位置，方程组(1)中的m、n、p、q、ax、ay均为已知量；故在获取到深度相机坐标(xd，yd)，即待处理定位坐标之后，将待处理定位坐标带入到方程(1)等号右边，即可求出对应的机械臂坐标(xm，ym)；故将所述待处理定位坐标代入所述多元转换方程进行计算，得到转换后坐标；设定所述转换后坐标为所述机械臂的定位坐标；按照所述定位坐标对所述机械臂进行对位调整。
74.实施例2
75.本实施例基于与实施例1中所述的一种机械臂坐标定位方法相同的发明构思，提供一种机械臂坐标定位装置，如图3所示，包括：
76.定位模组配置单元，用于在机械臂操作平台上设置基准定位模组；
77.基准坐标计算单元，用于根据所述基准定位模组确认基准坐标数据；
78.多元方程计算单元，用于根据所述基准坐标数据计算多元转换方程；
79.机械臂定位单元，用于根据所述多元转换方程和待处理定位坐标进行机械臂定位。
80.作为本发明的一种实施方式，所述定位模组配置单元在机械臂操作平台上设置基准定位模组，包括：定位模组配置单元在所述机械臂操作平台上按照第一工装规范以及第一位置规范配置若干工装件；定位模组配置单元令若干所述工装件组成所述基准定位模组。
81.作为本发明的一种实施方式，所述第一工装规范包括：工装件形状、工装件特征和工装件数量；所述工装件形状为长方体，所述工装件特征为工装件上表面中心点处设有凹槽，所述工装件数量包括三个；所述第一位置规范为：若干所述工装件的中心点坐标值具有差异性。
82.作为本发明的一种实施方式，所述基准坐标计算单元根据所述基准定位模组确认基准坐标数据，包括：基准坐标计算单元配置深度摄像模块，基准坐标计算单元调用所述深
度摄像模块捕捉所述机械臂操作平台上对应所述基准定位模组的第一深度图片；基准坐标计算单元调用ai算法识别所述第一深度图片中的若干所述工装件，调用所述ai算法识别若干所述工装件所分别对应的若干相机坐标；基准坐标计算单元获取若干所述工装件在机械臂坐标系下的若干工装坐标；基准坐标计算单元令若干所述相机坐标和若干所述工装坐标组成所述基准坐标数据。
83.作为本发明的一种实施方式，所述多元方程计算单元根据所述基准坐标数据计算多元转换方程，包括：多元方程计算单元设定相机坐标系与机械臂坐标系之间的坐标移动转换方向；多元方程计算单元根据所述坐标移动转换方向创建多元方程组；多元方程计算单元根据所述基准坐标数据和所述多元方程组计算所述多元转换方程。
84.作为本发明的一种实施方式，所述多元方程计算单元根据所述基准坐标数据和所述多元方程组计算所述多元转换方程，包括：多元方程计算单元将若干所述相机坐标以及若干所述工装坐标分别代入所述多元方程组，得到与若干所述工装坐标分别对应的若干第一多元方程式；多元方程计算单元基于所述多元方程组以及若干所述第一多元方程式进行联立计算，得到所述多元转换方程。
85.作为本发明的一种实施方式，所述多元方程计算单元基于所述多元方程组以及若干所述第一多元方程式进行联立计算，得到所述多元转换方程，包括：多元方程计算单元确认所述多元方程组中的未知系数；多元方程计算单元联立若干所述第一多元方程式，得到六元一次方程组；多元方程计算单元计算所述六元一次方程组中所对应的所述未知系数；多元方程计算单元将所述未知系数代入所述多元方程组，得到所述多元转换方程。
86.作为本发明的一种实施方式，所述机械臂定位单元根据所述多元转换方程和待处理定位坐标进行机械臂定位，包括：机械臂定位单元将所述待处理定位坐标代入所述多元转换方程进行计算，得到转换后坐标；机械臂定位单元设定所述转换后坐标为所述机械臂的定位坐标；机械臂定位单元按照所述定位坐标对所述机械臂进行对位调整。
87.实施例3
88.本实施例提供一种计算机可读存储介质，包括：
89.所述存储介质用于储存将上述实施例1所述的机械臂坐标定位方法实现所用的计算机软件指令，其包含用于执行上述为所述机械臂坐标定位方法所设置的程序；具体的，该可执行程序可以内置在实施例2所述的机械臂坐标定位装置中，这样，机械臂坐标定位装置就可以通过执行内置的可执行程序实现所述实施例1所述的机械臂坐标定位方法。
90.此外，本实施例具有的计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读存储介质的任意组合，其中，可读存储介质包括电、光、电磁、红外线或半导体的系统、装置或器件，或者以上任意组合。
91.区别于现有技术，采用本技术一种机械臂坐标定位方法、装置及介质，可以建立一套完整便捷的坐标转换定位逻辑，对摄像单元坐标系的像素坐标与机械臂坐标系的实际坐标进行转换，并且可应用于相对位置并不固定的多种摄像单元与机械臂之间，可操作性高，智能性强，且具有较广的应用范围，弥补了现有技术的不足。
92.应理解，在本文的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本文实施例的实施过程构成任何限定。
93.还应理解，在本文实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
94.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本文的范围。
95.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
96.在本文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。例如，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，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。另外，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接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
97.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文实施例方案的目的。
98.另外，在本文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，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
99.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本文的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本文各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
100.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。