(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 202210568086.2 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 国网上海市电力公司 地址 200122 上海市浦东 新区源深路1 122 号 (72)发明人 刘哲　黄华　潘爱强　 (74)专利代理 机构 北京阳光天下知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11671 专利代理师 赵飞 (51)Int.Cl. B25J 5/00(2006.01) B25J 9/16(2006.01) B25J 15/08(2006.01) (54)发明名称 一种用于移动机 器人的机 械臂控制方法 (57)摘要 本发明提供了一种用于移动机器人的机械 臂控制方法， 该方法具体为： 先计算目标物平面 的法向量， 所述目标物为开关柜面板； 再根据获 得的法向量， 计算机械臂运动到目标平面上目标 点的正前方的运动参数， 并调整机械臂运动至所 述目标点正前方的设定距离处； 并通过获取的可 见光图像数据识别计算出开关柜面板上目标点 的坐标位置信息和旋转角度信息； 最后依据识别 的目标点的坐标位置信息和旋转角度信息， 控制 所述机械臂运动完成旋钮转动或按钮点击动作， 本发明可在机械臂和目标的相对位置不确定、 且 工作背景不确定的情况下， 使机械臂自动完成按 钮按压和旋钮旋转等操作， 适用的场景更加广 泛， 尤其适用于移动机 器人上的机械臂操作。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 114851160 A 2022.08.05 CN 114851160 A 1.一种用于移动机器人的机 械臂控制方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 计算目标物 平面的法向量， 所述目标物为 开关柜面板； 根据获得的法向量， 计算机械臂运动到目标平面上目标点的正前方的运动参数， 并调 整机械臂运动至所述目标点 正前方的设定距离处； 获取开关柜面板的可见光图像数据， 并根据获取的可见光图像数据识别计算出所述开 关柜面板上目标点的坐标位置信息和旋转角度信息； 根据识别的目标点的坐标位置信 息和旋转角度信 息， 控制所述机械臂运动完成旋钮转 动或按钮点击动作。 2.如权利要求1所述的用于移动机器人的机械臂控制方法， 其特征在于， 在计算目标物 的法向量之前需要 进行以下 预处理操作， 具体包括： 构建坐标系组， 所述 坐标系组包括第一 坐标系和第二 坐标系； 为移动机器人的机械臂设定三个姿态， 并使每个姿态都能保证深度相机的画面中能够 拍摄到目标物。 3.如权利要求2所述的用于移动机器人的机械臂控制方法， 其特征在于， 所述第 一坐标 系是以机械臂的基座中心为原点的机械臂坐标系； 所述第二坐标系是以以深度相机的中心 为原点的深度相机坐标系。 4.如权利要求3所述的用于移动机器人的机械臂控制方法， 其特征在于， 计算目标物平 面的法向量的过程包括： 确定为移动机器人的机械臂预设三个姿态， 并获取三个姿态下三组不同角度的目标物 点云数据； 再将三组点云数据从所述第 二坐标系转换至所述第 一坐标系， 并将三组点云数据在所 述第一坐标系下进行整合后拟合成目标平面S， 并计算目标平面S的法向量 N。 5.如权利要求4所述的用于移动机器人的机械臂控制方法， 其特征在于， 拟合平面S的 过程包括： 根据平面外一点(x0,y0,z0)距离三维坐标系下的平面沿着Z轴的距离为： L＝a0x0+a1y0+ a2‑z0, 其 中 ，三 维 坐 标 系 下 的 平 面 方 程 为 ：A x + B y + C z + D ＝ 0 ， 计 算 所 有 点 云 数 据 距 离 平 面 S 的 沿 着 Z 轴 的 距 离 的 平 方 和 根 据 公 式 ： 当Ln‑1的值取最小值时可求出最能体现 三组点云数据特 征的平面， 根据偏导可求 解出a0、 a1、 a2的唯一值， 进而得到目标平面S。 6.如权利要求4所述的用于移动机器人的机械臂控制方法， 其特征在于， 调 整机械臂运 动至所述目标点正前方的设定距离处需要在获得目标平面S的法相量N后， 根据运动过程计 算机械臂的运动参数， 进而根据所计算的运动参数控制机械臂 运动至目标点的正前方的设 定距离处， 具体为： 获取开关柜面板的可 见光图像数据， 在可 见光图像数据中识别出目标 特征； 计算目标 特征在可见光图像下的像素坐标， 存 入PI； 在获取的点云数据中提取出PI所对应的点云， 并求出所对应的点云中心点的坐标信权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114851160 A 2息； 将中心点的点云坐标转换至 机械臂坐标系下， 记为a； 计算过点a且和向量 N平行的直线L； 计算直线L上距离a点 一定距离且相对于a点接 近原点的点b； 控制所述机械臂运动， 使得所述深度相机原点运动至b点， 所述深度相机坐标系的Z轴 平行于向量N， 深度相机坐标系的X轴和所述机械臂 坐标系的Y轴平行， 所述深度相机安装在 所述机械臂的末端。 7.如权利要求4所述的用于移动机器人的机械臂控制方法， 其特征在于， 识别并计算出 所述开关柜面板上目标点的坐标位置的过程包括： 获取开关柜面板的可见光图像数据， 对可见光图像数据进行ROI区域提取， 并对提取的 ROI区域进行 灰度化、 二 值化和边缘轮廓提取后识别出按 钮或旋钮的位置及偏转角度； 通过数据映射， 计算出按 钮或旋钮所对应的点云， 获得 该点云中心点 坐标； 将该点云坐标值和按 钮或旋钮的偏转角度换算成所述机 械臂应运动的相对量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114851160 A 3