负载参数的确定、校验、比对方法、装置、介质和机器人与流程

本发明涉及控制，具体而言，涉及一种负载参数的确定、校验、比对方法、装置、介质和机器人。

背景技术：

1、机器人的负载参数包括负载重量值、负载质心坐标和负载惯量矩阵。对于机器人来说，准确的负载参数有助于机器人更准确的计算各轴前馈力矩，以提高机器人的控制精度和运动性能，此外，负载参数也会直接影响机器人的运动规划，如影响工业机器人的运行速度、各轴力矩以及零部件的使用寿命。

2、同时，错误的负载参数可能会导致机器人指令与实际数据之间出现过大偏差，从而触发机器人内部的安全机制，导致机器人报警停机。

3、显然，如何得到准确的负载参数是现阶段急需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的如何得到准确的负载参数的问题。

2、为此，本发明的第一个方面在于，提供了一种负载参数的确定方法。

3、本发明的第二个方面在于，提供了一种负载参数的校验方法。

4、本发明的第三个方面在于，提供了一种负载参数的比对方法。

5、本发明的第四个方面在于，提供了一种负载参数的确定装置。

6、本发明的第五个方面在于，提供了一种负载参数的校验装置。

7、本发明的第六个方面在于，提供了一种负载参数的比对装置。

8、本发明的第七个方面在于，提供了另一种负载参数的确定装置。

9、本发明的第八个方面在于，提供了另一种负载参数的校验装置。

10、本发明的第九个方面在于，提供了另一种负载参数的比对装置。

11、本发明的第十个方面在于，提供了一种可读存储介质。

12、本发明的第十一个方面在于，提供了一种机器人。

13、有鉴于此，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种负载参数的确定方法，包括：获取对负载进行测量所得到的测量数据，测量数据包括距离测量值和负载的重量测量值，距离测量值是负载装配到法兰后，负载的几何中心与法兰中心之间的距离值；确定负载的几何尺寸信息；基于负载的重量测量值、距离测量值和几何尺寸信息确定负载参数。

14、本发明提出了一种负载参数的确定方法，通过运行上述负载参数的确定方法，获取或接收对负载测量之后所得到的测量数据之后，以测量数据作为基础生成负载参数。在此过程中，生成负载参数所使用的测量数据是对负载测量所得到的，可以使得生成的负载参数具有较高的准确性。

15、在上述技术方案中，法兰具有用于装配负载的安装面，法兰中心可以理解为安装面的中心位置。

16、在上述技术方案中，负载的几何中心可以理解为，在xyz坐标系下，负载的物理中心。

17、示例性地，在xyz坐标系下，负载在x轴方向的长度为x1、y轴方向的长度为y1，z轴方向的长度为z1，则物理中心的坐标为(x1/2，y1/2，z1/2)，在法兰中心为原点的情况下，距离测量值为x1，y1和z1。

18、在上述技术方案中，重量测量值可以利用重量测量装置测量得到，如利用电子称称取负载的重量，也可以通过负载的铭牌读取得到。

19、在上述技术方案中，几何尺寸信息，可以理解为负载的外形尺寸，通过获取几何尺寸信息，以便利用几何尺寸信息来描述负载的形态，进而在确定负载参数的过程中，能够准确描述负载参数中的负载惯量矩阵。在此过程中，测量数据是负载的可测参数，可以通过数学方法计算得到难以直接测定的参数，以此来确保生成的负载参数的准确性。

20、另外，本技术提出的负载参数的确定方法还具有以下附加技术特征。

21、在一些技术方案中，可选地，负载参数包括：负载重量值、负载质心坐标和负载惯量矩阵，基于负载的重量测量值、距离测量值和几何尺寸信息确定负载参数，具体包括：将负载的重量测量值作为负载重量值；基于负载的重量测量值和几何尺寸信息确定负载惯量矩阵；基于距离测量值确定负载质心坐标。

22、在该技术方案中，由于重量测量值是对负载测定得到的，因此，其能够准确描述负载的重量，因此，可以直接将重量测量值作为负载重量值。同理，距离测量值能过直接描述负载的形态，而负载质心与负载的形态具有直接的关系，因此，可以直接基于距离测量值确定负载质心坐标。

23、对于负载惯量矩阵，其与负载的重量和几何尺寸相关，故可以利用重量测量值和几何尺寸信息构建负载惯量矩阵，在此过程中，负载参数中所涉及到的负载重量值、负载惯量矩阵以及负载质心坐标都能够利用已知的测量数据和几何尺寸信息计算得到。因此，可以自动生成负载参数。

24、相较于直接给定负载参数的情况，本技术通过测量数据和几何尺寸信息计算得到的负载参数更加准确，在机器人使用生成的负载参数工作时，能够确保机器人的控制精度和运动性能。

25、在此过程中，可以减少机器人指令与实际数据之间的偏差，降低触发机器人内部的安全机制，导致机器人报警停机的几率。

26、在一些技术方案中，可选地，对于一般刚体，负载惯量矩阵表示为：

27、

28、ixy＝iyx＝∫mx’y’dm；ixz＝izx＝∫mx’z’dm；iyz＝izy＝∫my’z’dm；ixx＝∫m(y’2+z’2)dm；iyy＝∫m(x’2+z’2)dm；izz＝∫m(x’2+y’2)dm。

29、其中，ixy、iyx、ixz、izx、iyz和izy分别是负载惯量矩阵中非中心主惯性矩阵的元素，x’、y’、z’分别是dm在x轴、y轴和z轴的坐标值，∫mdm表示对质量的积分，ixx、iyy、izz是中心主惯性矩阵的元素。

30、具体地，若负载惯量矩阵的坐标原点为质心，则坐标轴为惯性主轴，此时，ixy＝ixz＝iyz＝0，则负载惯量矩阵变为：

31、

32、其中，oim称之为中心主惯性矩阵。

33、对于一个一般性惯性矩阵，可以通过坐标变换的方式，先求出中心主惯性矩阵，然后通过移心和转轴变换的方式求得一般性惯性矩阵。具体地，利用以质心和主轴坐标系表示下的惯性矩阵，通过移心和主轴变换的方式得到任意一个一般性的惯性矩阵。

34、从坐标系oxy下的中心主惯量矩阵oim变换到坐标系axyz下的一般惯性矩阵aim的数学表达如下：

35、aim＝atoima

36、其中，a是坐标变换矩阵，表示从坐标系oxyz变换到坐标系axy的数学关系，at是a的转置，aim是坐标系axyz下的一般惯性矩阵。

37、在一些技术方案中，可选地，确定负载的几何尺寸信息，具体包括：接收负载的几何形态信息，负载的几何形态信息用于表示负载的几何形态；基于负载的几何形态信息显示第一界面，第一界面用于录入负载的材质密度或负载的几何尺寸信息；基于第一界面接收负载的几何尺寸信息；或基于第一界面接收负载的材质密度，以及基于负载的材质密度和负载的重量测量值确定负载的几何尺寸信息。

38、在该技术方案中，在机器人处于不同的使用场景下，负载的形态也会不一样。在本技术的技术方案中，用户可以根据负载的实际形态输入几何形态信息，进而选取与负载相匹配的第一界面，利用第一界面实现几何尺寸信息的输入，在此过程中，可以确保负载的几何尺寸信息的准确性。

39、在上述技术方案中，对于不同的负载，用户所能知道的信息不同，如对于某些负载，用户知悉其材料密度，而有些负载，用户知道几何尺寸信息，显然，在用户不知道几何尺寸信息的情况下，可以通过输入材料密度来间接计算得到几何尺寸信息，在此过程中，用户可以根据实际使用场景选择输入材料密度或直接输入几何尺寸信息，在获取几何尺寸信息的同时，还能够满足不同使用场景下的需要。

40、在一些技术方案中，第一界面是与几何形态信息一一对应的界面。

41、在此过程中，可以利用第一界面显示仅与负载的几何形态相适配的界面，以此减少其它非相关信息的显示，以此降低信息误输入或错误输入的几率。

42、对于一个确定的负载，在已知负载的重量测量值、外形尺寸，如距离测量值、几何尺寸信息或密度之后，可以通过公式计算得到其它未知的物理量。

43、具体地，对于长方体，在已知几何尺寸信息之后，可以计算以下信息：

44、v长＝a1×b1×c1

45、m＝ρ×v长

46、

47、其中，v长是长方体的体积，m是长方体的质量，a1、b1、c1是长方体的长、宽和高，fim为坐标系f下的负载惯量矩阵，ρ是材料密度。

48、在工业机器人中，在程序中设定的负载惯量矩阵需要根据不同厂家对参数的定义进行转换，可以是基于质心对齐法兰坐标系的负载惯量矩阵，也可以是直接基于法兰坐标系下的负载惯量矩阵，其中，不同坐标系下的负载惯量矩阵差异主要体现在变换矩阵a。

49、具体地，对于球体，在已知几何尺寸信息之后，可以计算以下信息：

50、

51、其中，v球是球体的体积，π是圆周率，r是球体的半径值。

52、具体地，对于圆柱体，在已知几何尺寸信息之后，可以计算以下信息：

53、v柱＝πr2h

54、其中，v柱是圆柱体的体积，π是圆周率，r是圆柱体的底面半径值，h是圆柱体的高度。

55、在上述技术方案中，仅需对负载进行简单的测量，便可获取计算负载参数所需要的完整数据。

56、在一些技术方案中，可选地，在负载的几何形态为长方体的情况下，几何尺寸信息包括长方体的长度、长方体的宽度和长方体的高度；在负载的几何形态为球体的情况下，几何尺寸信息包括球体的半径值；在负载的几何形态为椭球的情况下，几何尺寸信息包括赤道半径值和极半径值；在负载的几何形态为圆柱体的情况下，几何尺寸信息包括圆柱体的底面半径值和圆柱体的高度。

57、由上可知，对于刚体，基于质心o的主惯量矩阵oim为：

58、

59、则对于长方体，主惯量矩阵oim为：

60、

61、其中，m是负载的重量测量值，a1、b1和c1是几何尺寸信息，a1、b1和c1分别是长方体的长度、长方体的宽度和长方体的高度。

62、对于球体，主惯量矩阵oim为：

63、

64、其中，m是负载的重量测量值，r是几何尺寸信息。

65、对于椭球，主惯量矩阵oim为：

66、

67、其中，m是负载的重量测量值，a2、b2和c2是几何尺寸信息，a2、b2是赤道半径值，c2是极半径值。

68、对于圆柱体，主惯量矩阵oim为：

69、

70、其中，m是负载的重量测量值，r和h是几何尺寸信息，r是圆柱体的底面半径值，h是圆柱体的高度。

71、在本技术中，仅列举了球体、长方体和圆柱体这几种常见的负载几何形状，但本方法对其他基本几何体同样适用，例如：圆环、空心球、空心长方体、空心球体、棱柱、六面体等，只需对数学公式进行扩充即可，在此不再赘述。

72、根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种负载参数的校验方法，包括：在接收设定负载参数的情况下，获取第一负载参数，第一负载参数是基于第一测量数据确定的负载参数，第一测量数据是对负载进行测量所得到的测量数据；基于第一负载参数与设定负载参数的校验结果，输出设定负载参数。

73、在该技术方案中，由于第一负载参数是基于第一测量数据确定的负载参数，因此，第一负载参数能够准确表达负载的实际情况，在使用第一负载参数对设定负载参数进行校验的过程中，能够在设定负载参数异常的情况下，将异常的设定负载参数校验出来。

74、在此过程中，设定负载参数是机器人运行时所使用的负载参数，若设定负载参数存在异常，会使得机器人运行出现异常，通过对设定负载参数进行校验，可以减少异常的负载参数对机器人运行所带来的影响，从而确保机器人的稳定运行。

75、在上述技术方案中，可以将接收设定负载参数作为获取第一负载参数的条件，进而实现第一负载参数的自动获取，此时，无需用户参与，即可实现设定负载参数的自动校验。

76、在上述技术方案中，设定负载参数，也即用户给定的负载参数，其可以通过机器人的操作界面输入，也可以利用与机器人交互的终端、服务器输入，其具体形式，在此不再赘述。

77、在一些技术方案中，设定负载参数可以是机器人的默认负载参数，也可以是机器人上一次运行时所使用的负载参数。

78、另外，本技术提出的负载参数的校验方法还具有以下附加技术特征。

79、在一些技术方案中，可选地，设定负载参数包括设定重量值、设定质心坐标和设定惯量矩阵，第一负载参数包括负载重量值、负载质心坐标和负载惯量矩阵，基于第一负载参数与设定负载参数的校验结果，输出设定负载参数，具体包括：确定设定重量值与负载重量值的重量差值，确定设定质心坐标与负载质心坐标的坐标偏差，以及确定设定惯量矩阵与负载惯量矩阵的矩阵偏差；基于重量差值、坐标偏差和矩阵偏差均小于或等于对应的阈值，输出设定负载参数。

80、在该技术方案中，设定负载参数与第一负载参数一样，都是负载参数，区别在于，设定负载参数是用户给定或机器人默认使用的负载参数，因此，设定负载参数与第一负载参数都包含三部分内容，也即负载重量值、负载质心坐标和负载惯量矩阵，为了区分，设定负载参数中的负载重量值以设定重量值表示，设定负载参数中的负载质心坐标以设定质心坐标表示，设定负载参数中的负载惯量矩阵以设定惯量矩阵表示。

81、基于此，第一负载参数与设定负载参数之间的校验主要包括三个部分，也即：设定重量值的校验、设定质心坐标的校验和设定惯量矩阵的校验，并且仅在三部分的校验都通过的情况下，才输出设定负载参数。

82、具体地，通过计算重量差值、坐标偏差以及矩阵偏差，并在重量差值、坐标偏差以及矩阵偏差分别处于对应的阈值以内，输出设定负载参数。

83、显然，在此过程中，能够确保设定负载参数与第一负载参数几乎一致，以此来确保设定负载参数的准确性。

84、在机器人使用设定负载参数工作时，能够确保机器人的控制精度和运动性能。

85、在此过程中，可以减少机器人指令与实际数据之间的偏差，降低触发机器人内部的安全机制，导致机器人报警停机的几率。

86、在上述技术方案中，对于设定重量值、设定质心坐标和设定惯量矩阵分别采用对应的阈值进行比较，以便确保校验的准确性。

87、具体地，阈值包括第一阈值、第二阈值和第三阈值，其中，第一阈值是设定重量值与第一预设百分比的乘积、第二阈值是设定质心坐标与第二预设百分比的乘积、第三阈值是第一数值与第三预设百分比的乘积，其中，第一数值与设定惯量矩阵相关。

88、基于重量差值、坐标偏差和矩阵偏差均小于或等于对应的阈值，输出设定负载参数，具体包括：基于重量差值小于或等于第一阈值、坐标偏差小于或等于第二阈值、矩阵偏差中每一个元素均小于或等于第三阈值，输出设定负载参数。

89、在一些技术方案中，可选地，第一预设百分比、第二预设百分比和第三预设百分比是不同的百分比，也可以是相同的百分比。

90、示例性地，第一预设百分比、第二预设百分比和第三预设百分比为5％。

91、在一些技术方案中，可选地，基于重量差值大于与重量差值对应的阈值，输出第一提醒信息；基于坐标偏差大于与坐标偏差对应的阈值，输出第二提醒信息；基于矩阵偏差大于与矩阵偏差对应的阈值，输出第三提醒信息；其中，第一提醒信息用于提醒用户更新设定重量值，第二提醒信息用于提醒用户更新设定质心坐标，第三提醒信息用于提醒用户更新设定惯量矩阵。

92、在该技术方案中，通过输出第一提醒信息、第二提醒信息和第三提醒信息，使得用户可以根据第一提醒信息、第二提醒信息和第三提醒信息更新设定负载参数，使得更新后的设定负载参数与第一负载参数满足校验的条件，最终向机器人输出准确的负载参数。

93、在上述技术方案中，第一提醒信息、第二提醒信息和第三提醒信息可以采用文字的形式进行输出。在此过程中，用户可以通过查看文字来修改设定负载参数，进而提高修改设定负载参数的效率。

94、具体地，矩阵偏差中至少一个元素大于第三阈值，输出第三提醒信息。

95、在一些技术方案中，可选地，获取第一负载参数，具体包括：获取第一测量数据，第一测量数据包括距离测量值和负载的重量测量值，距离测量值是负载装配到法兰后，负载的几何中心与法兰的中心之间的距离值；确定负载的几何尺寸信息；基于负载的重量测量值、距离测量值和几何尺寸信息确定第一负载参数。

96、在该技术方案中，可以获取或接收对负载测量之后所得到的第一测量数据之后，以第一测量数据作为基础生成负载参数。在此过程中，生成负载参数所使用的第一测量数据是对负载测量所得到的，可以使得生成的第一负载参数具有较高的准确性。

97、在上述技术方案中，法兰具有用于装配负载的安装面，法兰中心可以理解为安装面的中心位置。

98、在上述技术方案中，负载的几何中心可以理解为，在xyz坐标系下，负载的物理中心。

99、示例性地，在xyz坐标系下，负载在x轴方向的长度为x1、y轴方向的长度为y1，z轴方向的长度为z1，则物理中心的坐标为(x1/2，y1/2，z1/2)，在法兰中心为原点的情况下，距离测量值为x1，y1和z1。

100、在上述技术方案中，重量测量值可以利用重量测量装置测量得到，如利用电子称称取负载的重量，也可以通过负载的铭牌读取得到。

101、在上述技术方案中，几何尺寸信息，可以理解为负载的外形尺寸，通过获取几何尺寸信息，以便利用几何尺寸信息来描述负载的形态，进而在确定第一负载参数的过程中，能够准确描述第一负载参数中的负载惯量矩阵。在此过程中，第一测量数据是负载的可测参数，可以通过数学方法计算得到难以直接测定的参数，以此来确保生成的第一负载参数的准确性。

102、根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种负载参数的比对方法，包括：获取对负载进行测量所得到的测量数据以及获取设定负载参数；基于测量数据确定第一图形，第一图形是第一负载图形化所表示的图形，第一负载是测量数据表示的负载；基于测量数据和设定负载参数确定第二图形；显示第一图形和第二图形。

103、在该技术方案中，测量数据是对负载进行测量所得到的数据，因此，其能够准确表达负载的实际状态，因此，基于负载的测量数据所确定的第一图形能够表达出负载的实际状态，而设定负载参数是用户设定的负载参数，在将其图形化后能够得到第二图形，利用第二图形描述设定负载参数所表示的负载，通过显示第一图形和第二图形，以便用户对比查看第一图形和第二图形，进而判断设定负载参数是否正确。

104、在此过程中，将输入的信息转换成几何图形，可以将负载数据与实物负载几何尺寸进行一一对应，直观的展示了负载信息，可以帮助用户完成负载参数输入错误、负载装反、负载参数预估错误等的检查。

105、而上述检测只需要对负载进行简单的测量，通过数学计算便可获取相对准确的负载信息，无需建模，无需特殊硬件支持，简单便捷，不用与具体机器人绑定。具有获取的数据通用性较高，方便进行现场调试与快速部署的特点。

106、另外，本技术提出的负载参数的比对方法还具有以下附加技术特征。

107、在一些技术方案中，可选地，测量数据包括距离测量值和负载的重量测量值，距离测量值是负载装配到法兰后，负载的几何中心与法兰的中心之间的距离值；基于测量数据确定第一图形，具体包括：获取负载的几何尺寸信息；根据重量测量值和几何尺寸信息确定第一图形；其中，第一图形的几何中心是基于距离测量值确定的。

108、在该技术方案中，距离测量值能够准确反映出负载的质心坐标，负载的几何尺寸信息能够准确反应出负载的形态，而重量测量值能够反应出负载的重量情况，重量测量值和几何尺寸信息用于确定负载参数中的负载惯量矩阵，因此，可以理解的是，第一图形是负载惯量矩阵的图形化所表示的图形，而第一图形的几何中心是基于距离测量值确定的，因此，显示的第一图形能够实现负载的可视化表示，用户可以通过第一图形直观的查看负载的形态；同理，可以利用第二图形直观的展示出设定负载参数所描述的负载，在对比第一图形和第二图形的过程中，可以准确的知悉设定负载参数所描述的负载与测定数据所描述的负载是否相同，进而实现负载参数输入错误、负载装反、负载参数预估错误等的检查。

109、在一些技术方案中，可选地，测量数据包括距离测量值和负载的重量测量值，距离测量值是负载装配到法兰后，负载的几何中心与法兰的中心之间的距离值，设定负载参数包括设定质心坐标和设定惯量矩阵，基于测量数据和设定负载参数确定第二图形，具体包括：获取负载的几何尺寸信息；基于负载的重量测量值、距离测量值和几何尺寸信息确定负载惯量矩阵；基于设定惯量矩阵和负载惯量矩阵确定变换参数；基于变换参数对第一点云进行变换，得到第二点云，第一点云是基于测量数据确定的点云数据；对第二点云进行平移，直至平移后第二点云的几何中心坐标为设定质心坐标；基于平移后的第二点云绘制第二图形。

110、在该技术方案中，由于负载的重量测量值和距离测量值是测定的数据，其是准确的数据，同理，负载的几何尺寸信息也是用户测定的数据，其也是准确的数据，显然，基于负载的重量测量值、距离测量值和几何尺寸信息所确定的负载惯量矩阵也是准确的。

111、利用设定惯量矩阵与计算得到的负载惯量矩阵计算变换参数，以便利用变换参数对基于测量数据确定的点云数据进行形态变化，在此过程中，可以对第一点云进行尺寸变换处理、旋转处理，得到基于原点显示的第二点云。在此过程中，第二点云是受到变换参数的影响后的点云，而变换参数是基于设定惯量矩阵确定的，因此，第二点云能够直观的表示负载的形态。

112、由上文可知，第二点云是基于原点显示的，而设定负载参数所对应的图形应该是基于设定质心坐标显示的，故在确定第二点云之后，对第二点云进行平移，直至平移后第二点云的几何中心坐标为设定质心坐标，此时，平移后的第二点云能够准确表征设定负载参数所描述的负载，故基于平移后的第二点云绘制第二图形，以便利用第二图形来表征设定负载参数所描述的负载。

113、在此过程中，第二图形是在点云的基础上变换得到的，因此，可以准确描述设定负载参数所描述的负载，在对比第一图形和第二图形的过程中，可以准确的知悉设定负载参数所描述的负载与测定数据所描述的负载是否相同，进而实现负载参数输入错误、负载装反、负载参数预估错误等的检查。

114、在一些技术方案中，可选地，基于设定惯量矩阵和负载惯量矩阵确定变换参数，具体包括：对设定惯量矩阵对角化处理，得到第一矩阵；基于第一矩阵和负载惯量矩阵确定变换参数；其中，变换参数包括缩放系数和旋转矩阵。

115、在该技术方案中，缩放系数包括xs、ys和zs，其中，xs、ys和zs分别与对应的ixx、iyy、izz三个元素相关，旋转矩阵是惯性主轴旋转矩阵。

116、在一些技术方案中，可选地，缩放系数和旋转矩阵通过奇异值分解(singularvalue decomposition，svd)得到，也可以是通过其它数学方法变换得到，其具体分解和变换，在此不再赘述。

117、在一些技术方案中，可选地，比对方法还包括：确定第一图形和第二图形的偏差值；基于偏差值小于或等于偏差阈值，输出设定负载参数以及测量数据中的重量测量值。

118、在该技术方案中，通过计算第一图形和第二图形的偏差值，以便利用第一图形和第二图形的偏差值来表示测量数据所表示的负载与设定负载参数所表示的负载之间的差异，进而利用偏差阈值来衡量测量数据所表示的负载与设定负载参数所表示的负载之间的差异大小，并在差异较小的情况下，也即偏差值小于或等于偏差阈值的情况下，输出设定负载参数以及测量数据中的重量测量值。

119、在此过程中，使得输出数据能够准确表征负载的情况，在机器人使用生成的负载参数工作时，能够确保机器人的控制精度和运动性能。

120、在此过程中，可以减少机器人指令与实际数据之间的偏差，降低触发机器人内部的安全机制，导致机器人报警停机的几率。

121、根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种负载参数的确定装置，包括：第一获取单元，用于获取对负载进行测量所得到的测量数据，测量数据包括距离测量值和负载的重量测量值，距离测量值是负载装配到法兰后，负载的几何中心与法兰中心之间的距离值；第一确定单元，用于确定负载的几何尺寸信息；第二确定单元，用于基于负载的重量测量值、距离测量值和几何尺寸信息确定负载参数。

122、本发明提出了一种负载参数的确定装置，获取或接收对负载测量之后所得到的测量数据之后，以测量数据作为基础生成负载参数。在此过程中，生成负载参数所使用的测量数据是对负载测量所得到的，可以使得生成的负载参数具有较高的准确性。

123、在上述技术方案中，法兰具有用于装配负载的安装面，法兰中心可以理解为安装面的中心位置。

124、在上述技术方案中，负载的几何中心可以理解为，在xyz坐标系下，负载的物理中心。

125、示例性地，在xyz坐标系下，负载在x轴方向的长度为x1、y轴方向的长度为y1，z轴方向的长度为z1，则物理中心的坐标为(x1/2，y1/2，z1/2)，在法兰中心为原点的情况下，距离测量值为x1，y1和z1。

126、在上述技术方案中，重量测量值可以利用重量测量装置测量得到，如利用电子称称取负载的重量，也可以通过负载的铭牌读取得到。

127、在上述技术方案中，几何尺寸信息，可以理解为负载的外形尺寸，通过获取几何尺寸信息，以便利用几何尺寸信息来描述负载的形态，进而在确定负载参数的过程中，能够准确描述负载参数中的负载惯量矩阵。在此过程中，测量数据是负载的可测参数，可以通过数学方法计算得到难以直接测定的参数，以此来确保生成的负载参数的准确性。

128、另外，本技术提出的负载参数的确定装置还具有以下附加技术特征。

129、在一些技术方案中，可选地，负载参数包括：负载重量值、负载质心坐标和负载惯量矩阵，第二确定单元，具体用于：将负载的重量测量值作为负载重量值；基于负载的重量测量值和几何尺寸信息确定负载惯量矩阵；基于距离测量值确定负载质心坐标。

130、在该技术方案中，由于重量测量值是对负载测定得到的，因此，其能够准确描述负载的重量，因此，可以直接将重量测量值作为负载重量值。同理，距离测量值能过直接描述负载的形态，而负载质心与负载的形态具有直接的关系，因此，可以直接基于距离测量值确定负载质心坐标。

131、对于负载惯量矩阵，其与负载的重量和几何尺寸相关，故可以利用重量测量值和几何尺寸信息构建负载惯量矩阵，在此过程中，负载参数中所涉及到的负载重量值、负载惯量矩阵以及负载质心坐标都能够利用已知的测量数据和几何尺寸信息计算得到。因此，可以自动生成负载参数。

132、相较于直接给定负载参数的情况，本技术通过测量数据和几何尺寸信息计算得到的负载参数更加准确，在机器人使用生成的负载参数工作时，能够确保机器人的控制精度和运动性能。

133、在此过程中，可以减少机器人指令与实际数据之间的偏差，降低触发机器人内部的安全机制，导致机器人报警停机的几率。

134、在一些技术方案中，可选地，对于一般刚体，负载惯量矩阵表示为：

135、

136、ixy＝iyx＝∫mx’y’dm；ixz＝izx＝∫mx’z’dm；iyz＝izy＝∫my’z’dm；ixx＝∫m(y’2+z’2)dm；iyy＝∫m(x’2+z’2)dm；izz＝∫m(x’2+y’2)dm。

137、其中，ixy、iyx、ixz、izx、iyz和izy分别是负载惯量矩阵中非中心主惯性矩阵的元素，x’、y’、z’分别是dm在x轴、y轴和z轴的坐标值，∫mdm表示对质量的积分，ixx、iyy、izz是中心主惯性矩阵的元素。

138、具体地，若负载惯量矩阵的坐标原点为质心，则坐标轴为惯性主轴，此时，ixy＝ixz＝iyz＝0，则负载惯量矩阵变为：

139、

140、其中，oim称之为中心主惯性矩阵。

141、对于一个一般性惯性矩阵，可以通过坐标变换的方式，先求出中心主惯性矩阵，然后通过移心和转轴变换的方式求得一般性惯性矩阵。具体地，利用以质心和主轴坐标系表示下的惯性矩阵，通过移心和主轴变换的方式得到任意一个一般性的惯性矩阵。

142、从坐标系oxy下的中心主惯量矩阵oim变换到坐标系axyz下的一般惯性矩阵aim的数学表达如下：

143、aim＝atoima

144、其中，a是坐标变换矩阵，表示从坐标系oxyz变换到坐标系axyz的数学关系，at是a的转置，aim是坐标系axyz下的一般惯性矩阵。

145、在一些技术方案中，可选地，第一确定单元，具体用于：接收负载的几何形态信息，负载的几何形态信息用于表示负载的几何形态；基于负载的几何形态信息显示第一界面，第一界面用于录入负载的材质密度或负载的几何尺寸信息；基于第一界面接收负载的几何尺寸信息；或基于第一界面接收负载的材质密度，以及基于负载的材质密度和负载的重量测量值确定负载的几何尺寸信息。

146、在该技术方案中，在机器人处于不同的使用场景下，负载的形态也会不一样。在本技术的技术方案中，用户可以根据负载的实际形态输入几何形态信息，进而选取与负载相匹配的第一界面，利用第一界面实现几何尺寸信息的输入，在此过程中，可以确保负载的几何尺寸信息的准确性。

147、在上述技术方案中，对于不同的负载，用户所能知道的信息不同，如对于某些负载，用户知悉其材料密度，而有些负载，用户知道几何尺寸信息，显然，在用户不知道几何尺寸信息的情况下，可以通过输入材料密度来间接计算得到几何尺寸信息，在此过程中，用户可以根据实际使用场景选择输入材料密度或直接输入几何尺寸信息，在获取几何尺寸信息的同时，还能够满足不同使用场景下的需要。

148、在一些技术方案中，第一界面是与几何形态信息一一对应的界面。

149、在此过程中，可以利用第一界面显示仅与负载的几何形态相适配的界面，以此减少其它非相关信息的显示，以此降低信息误输入或错误输入的几率。

150、对于一个确定的负载，在已知负载的重量测量值、外形尺寸，如距离测量值、几何尺寸信息或密度之后，可以通过公式计算得到其它未知的物理量。

151、具体地，对于长方体，在已知几何尺寸信息之后，可以计算以下信息：

152、v长＝a1×b1×c1

153、m＝ρ×v长

154、

155、其中，v长是长方体的体积，m是长方体的质量，a1、b1、c1是长方体的长、宽和高，fim为坐标系f下的负载惯量矩阵。

156、在工业机器人中，在程序中设定的负载惯量矩阵需要根据不同厂家对参数的定义进行转换，可以是基于质心对齐法兰坐标系的负载惯量矩阵，也可以是直接基于法兰坐标系下的负载惯量矩阵，其中，不同坐标系下的负载惯量矩阵差异主要体现在变换矩阵a。

157、具体地，对于球体，在已知几何尺寸信息之后，可以计算以下信息：

158、

159、其中，v球是球体的体积，π是圆周率，r是球体的半径值。

160、具体地，对于圆柱体，在已知几何尺寸信息之后，可以计算以下信息：

161、v柱＝πr2h

162、其中，v柱是圆柱体的体积，π是圆周率，r是圆柱体的底面半径值，h是圆柱体的高度。

163、在上述技术方案中，仅需对负载进行简单的测量，便可获取计算负载参数所需要的完整数据。

164、在一些技术方案中，可选地，在负载的几何形态为长方体的情况下，几何尺寸信息包括长方体的长度、长方体的宽度和长方体的高度；在负载的几何形态为球体的情况下，几何尺寸信息包括球体的半径值；在负载的几何形态为椭球的情况下，几何尺寸信息包括赤道半径值和极半径值；在负载的几何形态为圆柱体的情况下，几何尺寸信息包括圆柱体的底面半径值和圆柱体的高度。

165、由上可知，对于刚体，基于质心o的主惯量矩阵oim为：

166、

167、则对于长方体，主惯量矩阵oim为：

168、

169、其中，m是负载的重量测量值，a1、b1和c1是几何尺寸信息，a1、b1和c1分别是长方体的长度、长方体的宽度和长方体的高度。

170、对于球体，主惯量矩阵oim为：

171、

172、其中，m是负载的重量测量值，r是几何尺寸信息。

173、对于椭球，主惯量矩阵oim为：

174、

175、其中，m是负载的重量测量值，a2、b2和c2是几何尺寸信息，a2、b2是赤道半径值，c2是极半径值。

176、对于圆柱体，主惯量矩阵oim为：

177、

178、其中，m是负载的重量测量值，r和h是几何尺寸信息，r是圆柱体的底面半径值，h是圆柱体的高度。

179、在本技术中，仅列举了球体、长方体和圆柱体这几种常见的负载几何形状，但本方法对其他基本几何体同样适用，例如：圆环、空心球、空心长方体、空心球体、棱柱、六面体等，只需对数学公式进行扩充即可，在此不再赘述。

180、根据本发明的第五个方面，本发明提供了一种负载参数的校验装置，包括：第二获取单元，用于在接收设定负载参数的情况下，获取第一负载参数，第一负载参数是基于第一测量数据确定的负载参数，第一测量数据是对负载进行测量所得到的测量数据；校验单元，用于基于第一负载参数与设定负载参数的校验结果，输出设定负载参数。

181、在该技术方案中，由于第一负载参数是基于第一测量数据确定的负载参数，因此，第一负载参数能够准确表达负载的实际情况，在使用第一负载参数对设定负载参数进行校验的过程中，能够在设定负载参数异常的情况下，将异常的设定负载参数校验出来。

182、在此过程中，设定负载参数是机器人运行时所使用的负载参数，若设定负载参数存在异常，会使得机器人运行出现异常，通过对设定负载参数进行校验，可以减少异常的负载参数对机器人运行所带来的影响，从而确保机器人的稳定运行。

183、在上述技术方案中，可以将接收设定负载参数作为获取第一负载参数的条件，进而实现第一负载参数的自动获取，此时，无需用户参与，即可实现设定负载参数的自动校验。

184、在上述技术方案中，设定负载参数，也即用户给定的负载参数，其可以通过机器人的操作界面输入，也可以利用与机器人交互的终端、服务器输入，其具体形式，在此不再赘述。

185、在一些技术方案中，设定负载参数可以是机器人的默认负载参数，也可以是机器人上一次运行时所使用的负载参数。

186、另外，本技术提出的负载参数的校验装置还具有以下附加技术特征。

187、在一些技术方案中，可选地，设定负载参数包括设定重量值、设定质心坐标和设定惯量矩阵，第一负载参数包括负载重量值、负载质心坐标和负载惯量矩阵，校验单元，具体用于：确定设定重量值与负载重量值的重量差值，确定设定质心坐标与负载质心坐标的坐标偏差，以及确定设定惯量矩阵与负载惯量矩阵的矩阵偏差；基于重量差值、坐标偏差和矩阵偏差均小于或等于对应的阈值，输出设定负载参数。

188、在该技术方案中，设定负载参数与第一负载参数一样，都是负载参数，区别在于，设定负载参数是用户给定或机器人默认使用的负载参数，因此，设定负载参数与第一负载参数都包含三部分内容，也即负载重量值、负载质心坐标和负载惯量矩阵，为了区分，设定负载参数中的负载重量值以设定重量值表示，设定负载参数中的负载质心坐标以设定质心坐标表示，设定负载参数中的负载惯量矩阵以设定惯量矩阵表示。

189、基于此，第一负载参数与设定负载参数之间的校验主要包括三个部分，也即：设定重量值的校验、设定质心坐标的校验和设定惯量矩阵的校验，并且仅在三部分的校验都通过的情况下，才输出设定负载参数。

190、具体地，通过计算重量差值、坐标偏差以及矩阵偏差，并在重量差值、坐标偏差以及矩阵偏差分别处于对应的阈值以内，输出设定负载参数。

191、显然，在此过程中，能够确保设定负载参数与第一负载参数几乎一致，以此来确保设定负载参数的准确性。

192、在机器人使用设定负载参数工作时，能够确保机器人的控制精度和运动性能。

193、在此过程中，可以减少机器人指令与实际数据之间的偏差，降低触发机器人内部的安全机制，导致机器人报警停机的几率。

194、在上述技术方案中，对于设定重量值、设定质心坐标和设定惯量矩阵分别采用对应的阈值进行比较，以便确保校验的准确性。

195、具体地，阈值包括第一阈值、第二阈值和第三阈值，其中，第一阈值是设定重量值与第一预设百分比的乘积、第二阈值是设定质心坐标与第二预设百分比的乘积、第三阈值是第一数值与第三预设百分比的乘积，其中，第一数值与设定惯量矩阵相关。

196、基于重量差值、坐标偏差和矩阵偏差均小于或等于对应的阈值，输出设定负载参数，具体包括：基于重量差值小于或等于第一阈值、坐标偏差小于或等于第二阈值、矩阵偏差中每一个元素均小于或等于第三阈值，输出设定负载参数。

197、在一些技术方案中，可选地，第一预设百分比、第二预设百分比和第三预设百分比是不同的百分比，也可以是相同的百分比。

198、示例性地，第一预设百分比、第二预设百分比和第三预设百分比为5％。

199、在一些技术方案中，可选地，校验单元，还用于：基于重量差值大于与重量差值对应的阈值，输出第一提醒信息；基于坐标偏差大于与坐标偏差对应的阈值，输出第二提醒信息；基于矩阵偏差大于与矩阵偏差对应的阈值，输出第三提醒信息；其中，第一提醒信息用于提醒用户更新设定重量值，第二提醒信息用于提醒用户更新设定质心坐标，第三提醒信息用于提醒用户更新设定惯量矩阵。

200、在该技术方案中，通过输出第一提醒信息、第二提醒信息和第三提醒信息，使得用户可以根据第一提醒信息、第二提醒信息和第三提醒信息更新设定负载参数，使得更新后的设定负载参数与第一负载参数满足校验的条件，最终向机器人输出准确的负载参数。

201、在上述技术方案中，第一提醒信息、第二提醒信息和第三提醒信息可以采用文字的形式进行输出。在此过程中，用户可以通过查看文字来修改设定负载参数，进而提高修改设定负载参数的效率。

202、在一些技术方案中，可选地，第二获取单元，具体用于：获取第一测量数据，第一测量数据包括距离测量值和负载的重量测量值，距离测量值是负载装配到法兰后，负载的几何中心与法兰的中心之间的距离值；确定负载的几何尺寸信息；基于负载的重量测量值、距离测量值和几何尺寸信息确定第一负载参数。

203、在该技术方案中，可以获取或接收对负载测量之后所得到的第一测量数据之后，以第一测量数据作为基础生成负载参数。在此过程中，生成负载参数所使用的第一测量数据是对负载测量所得到的，可以使得生成的第一负载参数具有较高的准确性。

204、在上述技术方案中，法兰具有用于装配负载的安装面，法兰中心可以理解为安装面的中心位置。

205、在上述技术方案中，负载的几何中心可以理解为，在xyz坐标系下，负载的物理中心。

206、示例性地，在xyz坐标系下，负载在x轴方向的长度为x1、y轴方向的长度为y1，z轴方向的长度为z1，则物理中心的坐标为(x1/2，y1/2，z1/2)，在法兰中心为原点的情况下，距离测量值为x1，y1和z1。

207、在上述技术方案中，重量测量值可以利用重量测量装置测量得到，如利用电子称称取负载的重量，也可以通过负载的铭牌读取得到。

208、在上述技术方案中，几何尺寸信息，可以理解为负载的外形尺寸，通过获取几何尺寸信息，以便利用几何尺寸信息来描述负载的形态，进而在确定第一负载参数的过程中，能够准确描述第一负载参数中的负载惯量矩阵。在此过程中，第一测量数据是负载的可测参数，可以通过数学方法计算得到难以直接测定的参数，以此来确保生成的第一负载参数的准确性。

209、根据本发明的第六个方面，本发明提供了一种负载参数的比对装置，包括：第三获取单元，用于获取对负载进行测量所得到的测量数据以及获取设定负载参数；第三确定单元，用于基于测量数据确定第一图形，第一图形是第一负载图形化所表示的图形，第一负载是测量数据表示的负载；第四确定单元，用于基于测量数据和设定负载参数确定第二图形；显示单元，用于显示第一图形和第二图形。

210、在该技术方案中，测量数据是对负载进行测量所得到的数据，因此，其能够准确表达负载的实际状态，因此，基于负载的测量数据所确定的第一图形能够表达出负载的实际状态，而设定负载参数是用户设定的负载参数，在将其图形化后能够得到第二图形，利用第二图形描述设定负载参数所表示的负载，通过显示第一图形和第二图形，以便用户对比查看第一图形和第二图形，进而判断设定负载参数是否正确。

211、在此过程中，将输入的信息转换成几何图形，可以将负载数据与实物负载几何尺寸进行一一对应，直观的展示了负载信息，可以帮助用户完成负载参数输入错误、负载装反、负载参数预估错误等的检查。

212、而上述检测只需要对负载进行简单的测量，通过数学计算便可获取相对准确的负载信息，无需建模，无需特殊硬件支持，简单便捷，不用与具体机器人绑定。具有获取的数据通用性较高，方便进行现场调试与快速部署的特点。

213、另外，本技术提出的负载参数的比对装置还具有以下附加技术特征。

214、在一些技术方案中，可选地，测量数据包括距离测量值和负载的重量测量值，距离测量值是负载装配到法兰后，负载的几何中心与法兰的中心之间的距离值；第三确定单元，具体用于：获取负载的几何尺寸信息；根据重量测量值和几何尺寸信息确定第一图形；其中，第一图形的几何中心是基于距离测量值确定的。

215、在该技术方案中，距离测量值能够准确反映出负载的质心坐标，负载的几何尺寸信息能够准确反应出负载的形态，而重量测量值能够反应出负载的重量情况，重量测量值和几何尺寸信息用于确定负载参数中的负载惯量矩阵，因此，可以理解的是，第一图形是负载惯量矩阵的图形化所表示的图形，而第一图形的几何中心是基于距离测量值确定的，因此，显示的第一图形能够实现负载的可视化表示，用户可以通过第一图形直观的查看负载的形态；同理，可以利用第二图形直观的展示出设定负载参数所描述的负载，在对比第一图形和第二图形的过程中，可以准确的知悉设定负载参数所描述的负载与测定数据所描述的负载是否相同，进而实现负载参数输入错误、负载装反、负载参数预估错误等的检查。

216、在一些技术方案中，可选地，测量数据包括距离测量值和负载的重量测量值，距离测量值是负载装配到法兰后，负载的几何中心与法兰的中心之间的距离值，设定负载参数包括设定质心坐标和设定惯量矩阵，第四确定单元，具体用于：获取负载的几何尺寸信息；基于负载的重量测量值、距离测量值和几何尺寸信息确定负载惯量矩阵；基于设定惯量矩阵和负载惯量矩阵确定变换参数；基于变换参数对第一点云进行变换，得到第二点云，第一点云是基于测量数据确定的点云数据；对第二点云进行平移，直至平移后第二点云的几何中心坐标为设定质心坐标；基于平移后的第二点云绘制第二图形。

217、在该技术方案中，由于负载的重量测量值和距离测量值是测定的数据，其是准确的数据，同理，负载的几何尺寸信息也是用户测定的数据，其也是准确的数据，显然，基于负载的重量测量值、距离测量值和几何尺寸信息所确定的负载惯量矩阵也是准确的。

218、利用设定惯量矩阵与计算得到的负载惯量矩阵计算变换参数，以便利用变换参数对基于测量数据确定的点云数据进行形态变化，在此过程中，可以对第一点云进行尺寸变换处理、旋转处理，得到基于原点显示的第二点云。在此过程中，第二点云是受到变换参数的影响后的点云，而变换参数是基于设定惯量矩阵确定的，因此，第二点云能够直观的表示负载的形态。

219、由上文可知，第二点云是基于原点显示的，而设定负载参数所对应的图形应该是基于设定质心坐标显示的，故在确定第二点云之后，对第二点云进行平移，直至平移后第二点云的几何中心坐标为设定质心坐标，此时，平移后的第二点云能够准确表征设定负载参数所描述的负载，故基于平移后的第二点云绘制第二图形，以便利用第二图形来表征设定负载参数所描述的负载。

220、在此过程中，第二图形是在点云的基础上变换得到的，因此，可以准确描述设定负载参数所描述的负载，在对比第一图形和第二图形的过程中，可以准确的知悉设定负载参数所描述的负载与测定数据所描述的负载是否相同，进而实现负载参数输入错误、负载装反、负载参数预估错误等的检查。

221、在一些技术方案中，可选地，第四确定单元，具体用于：对设定惯量矩阵对角化处理，得到第一矩阵；基于第一矩阵和负载惯量矩阵确定变换参数；其中，变换参数包括缩放系数和旋转矩阵。

222、在该技术方案中，缩放系数包括xs、ys和zs，其中，xs、ys和zs分别对应的ixx、iyy、izz三个元素相关，旋转矩阵是惯性主轴旋转矩阵。

223、在一些技术方案中，可选地，缩放系数和旋转矩阵通过奇异值分解(singularvalue decomposition，svd)得到，也可以是通过其它数学方法变换得到，其具体分解和变换，在此不再赘述。

224、在一些技术方案中，可选地，显示单元，还用于：确定第一图形和第二图形的偏差值；基于偏差值小于或等于偏差阈值，输出设定负载参数以及测量数据中的重量测量值。

225、在该技术方案中，通过计算第一图形和第二图形的偏差值，以便利用第一图形和第二图形的偏差值来表示测量数据所表示的负载与设定负载参数所表示的负载之间的差异，进而利用偏差阈值来衡量测量数据所表示的负载与设定负载参数所表示的负载之间的差异大小，并在差异较小的情况下，也即偏差值小于或等于偏差阈值的情况下，输出设定负载参数以及测量数据中的重量测量值。

226、在此过程中，使得输出数据能够准确表征负载的情况，在机器人使用生成的负载参数工作时，能够确保机器人的控制精度和运动性能。

227、在此过程中，可以减少机器人指令与实际数据之间的偏差，降低触发机器人内部的安全机制，导致机器人报警停机的几率。

228、根据本发明的第七个方面，本发明提供了一种负载参数的确定装置，包括第一处理器和第一存储器，第一存储器存储可在第一处理器上运行的程序或指令，程序或指令被第一处理器执行时实现如上述中任一项的负载参数的确定方法的步骤。

229、根据本发明的第八个方面，本发明提供了一种负载参数的校验装置，包括第二处理器和第二存储器，第二存储器存储可在第二处理器上运行的程序或指令，程序或指令被第二处理器执行时实现如上述中任一项的负载参数的校验方法的步骤。

230、根据本发明的第九个方面，本发明提供了一种负载参数的比对装置，包括第三处理器和第三存储器，第三存储器存储可在第三处理器上运行的程序或指令，程序或指令被第三处理器执行时实现如上述中任一项的负载参数的比对方法的步骤。

231、根据本发明的第十个方面，本发明提供了一种可读存储介质，可读存储介质上存储程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如上述中任一项的方法的步骤。

232、根据本发明的第十一个方面，本发明提供了一种机器人，包括：如上述任一项的负载参数的确定装置；和/或如上述任一项的负载参数的校验装置；和/或如上述任一项的负载参数的比对装置；和/或如上述的可读存储介质。

233、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。