(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210514205.6 (22)申请日 2022.05.12 (71)申请人 兰州大学 地址 730000 甘肃省兰州市城关区天水南 路222号 (72)发明人 阎石　赵东东　孙万胜　周兴文　 李艺昌　 (74)专利代理 机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 4 4205 专利代理师 洪铭福 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种机械臂控制方法及其系统、 电子设备、 存储介质 (57)摘要 本发明涉及自动控制技术领域， 尤其是涉及 一种机械臂控制方法及其系统、 电子设备、 存储 介质。 本发明实施例的机械臂控制方法， 先采集 目标物体所处空间位置的目标图像， 再基于目标 检测模型对目标图像进行解析， 获取目标物体的 目标位置信息， 进一步， 基于原始位姿数据， 获取 机械臂的臂位姿变换矩阵， 然后基于目标位置信 息与臂位姿变换矩阵， 得到机械臂的关节角度调 节量， 最终根据关节角度调节量， 控制机械臂从 原始位姿调整至期望位姿。 本发 明通过目标检测 模型获取目标物 体的目标位置信息后， 根据目标 位置信息， 将机械臂从原始位姿调整至机械臂抓 取目标物体时的期望位姿， 提升了机械臂的运行 效率。 权利要求书3页 说明书13页 附图5页 CN 115008452 A 2022.09.06 CN 115008452 A 1.一种机 械臂控制方法， 其特 征在于， 包括： 采集目标物体所处 空间位置的目标图像； 基于目标检测模型对所述目标图像进行解析， 获取 所述目标物体的目标位置信息； 基于原始位姿数据， 获取所述机械臂 的臂位姿变换矩阵， 所述原始位姿数据反映所述 机械臂的原 始位置、 原 始姿态； 基于所述目标位置信息与所述臂位姿变换矩阵， 得到所述机 械臂的关节角度调节量； 根据所述关节角度调节量， 控制所述机械臂从原始位姿调整至期望位姿， 所述期望位 姿为所述机 械臂对所述目标物体进行操作动作时的期望位置与期望姿态。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述机械臂包括多个连接部， 所述基于原 始位姿数据， 获取 所述机械臂的臂位姿变换矩阵， 包括： 基于所述原始位姿数据， 得到反映各个所述连接部在预设空间坐标系中运动状况的关 节位姿变换矩阵 所述连接 部序号i＝1， 2， 3， . ..， n， 所述 n表示所述连接 部的总数量； 根据各个所述关节位姿变换矩阵， 得到所述臂位姿变换矩阵 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述原始位姿数据， 得到反映各 个所述连接 部在预设空间坐标系中运动状况的关节位姿变换矩阵 包括： 基于所述预设空间坐标系， 获取 所述关节位姿变换矩阵 的解析式： 其中， 所述Tr ans(0， 0， di)、 所述Trans(ai， 0， 0)反映所述连接部的平移运动过程， 所述 Rot(Z， θi)、 所述Rot(X， αi)反映所述连接部的旋转运动过程， 所述di为所述机械臂的关节偏 距， 表示沿所述预设空间坐标系的Z轴， 从xi‑1移动到xi的距离， 所述θi为所述机械臂的关节 角度， 表示绕所述Z轴， 从xi‑1旋转到xi的角度， 所述ai为所述机械臂的连杆长度， 表示沿所述 预设空间坐标系的X轴， 从zi移动到zi+1的距离， 所述αi为机械臂的连杆转角， 表示绕所述X 轴， 从zi旋转到zi+1的角度； 根据所述原始位姿数据分别获取所述Trans(0， 0， di)、 所述Rot(Z， θi)、 所述Trans(ai， 0， 0)、 所述Rot(X， αi)以及所述Rot(X， αi)， 并得到所述关节位姿变换矩阵 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述根据各个所述关节位姿变换矩阵， 得 到所述臂位姿变换矩阵 包括： 根据各个所述关节位姿变换矩 阵 得到反映机械臂整体位姿 变化过程的所述臂位姿变换矩阵 其中所述 5.根据权利要求2至4任一项所述的方法， 其特征在于， 所述目标位置信息包括所述目 标物体的目的位置坐标， 所述基于目标检测模型对所述 目标图像进行解析， 获取所述 目标 物体的目标位置信息， 包括： 基于目标检测模型对所述目标图像进行解析， 得到图像采集装置与 所述目标物体之间 的图像采集距离 zc； 获取所述目标物体在所述目标图像中的像素坐标(u， v)；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115008452 A 2根据目标位置方程 得到所述目标物体的所述目的位置坐标(xw， yw， zw)， 其中， 所述M为所述图像采集装置的内部参数， 所述N为所述图像采集装置的外部参 数。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述目标位置信 息与所述臂位姿 变换矩阵， 得到所述机 械臂的关节角度调节量， 包括： 根据所述臂位姿变换矩阵 所述目的位置坐标(xw， yw， zw)， 得到臂位姿正运动学方 程： 基于所述臂位姿 正运动学方程， 对所述参数nx、 所述参数ox、 所述参数ax、 所述参数ny、 所 述参数oy、 所述参数ay、 所述参数nz、 所述参数oz、 所述参数az进行求解； 根据 得出所述机械臂的各个所述关节角度调 节量θ1， θ2， ...， θn。 7.根据权利要求1至4、 6任一项所述的方法， 其特征在于， 所述基于目标检测模型对所 述目标图像进行解析， 获取 所述目标物体的目标位置信息之前， 还 包括： 获取训练数据集， 所述训练数据集包括所述目标物体处于不同空间位置下的多 张预设 图像、 所述目标物体在多张所述预设图像中对应的位置标签信息； 基于所述训练数据集对基础检测进行迭代训练， 每一轮所述迭代训练中， 将所述预设 图像输入所述基础检测进行本轮训练处理， 获取与所述目标物体对应的各个本轮位置信 息； 每一轮所述迭代训练后， 将各个所述本轮位置信息与各个所述位置标签信息进行比 对， 计算所述基础检测的损失函数输出值并对所述基础检测的参数进行 更新； 统计所述损失函数输出值在每一轮所述迭代训练后的变化情况， 当所述损失函数输出 值收敛于第一定值， 得到训练好的所述目标检测模型。 8.一种机 械臂控制系统， 其特 征在于， 包括： 图像采集模块， 用于采集目标物体所处 空间位置的目标图像； 图像解析模块， 用于基于目标检测模型对所述目标图像进行解析， 获取所述目标物体 的目标位置信息； 位姿计算模块， 用于基于原始位姿数据， 获取所述机械臂的臂位姿变换矩阵， 并基于所 述目标位置信息与所述臂位姿变换矩阵， 得到所述机械臂的关节角度调节量， 所述原始位 姿数据反映所述机 械臂的原 始位置、 原 始姿态；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115008452 A 3