[實用新型]一種機械手控制系統

有效

• 申請號: 201220290822.4
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN202825843U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 翟文聰;肖成東;章立;陳朝陽;高圣偉
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08;B25J15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種機械手控制系統。特別是涉及一種結構簡單，控制簡便、靈活，低成本機械手控制系統。?

背景技術

機械手研究始于20世紀中期，隨著計算機和自動化技術的發展，特別是隨著計算機取得了驚人的進步，向高速度、大容量、低價格的方向發展，同時，大批量生產的迫切需求推動了自動化技術的進展，又為機器人的開發奠定了基礎。?

機械手主要由手部、運動機構和控制系統三大部分組成。手部是用來抓持工件或工具的部件，根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動、擺動、移動或復合運動等動作來實現規定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度。自由度是機械手設計的重要參數之一。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有2～3個自由度。控制系統是通過對機械手每個自由度的電機的控制，來完成特定動作。控制系統的核心通常是由單片機或信號處理器等微控制芯片構成，通過對其編程實現所要功能。?

機械手的種類，按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續軌跡控制機械手等。?

機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。而有些操作裝置需要由人直接操縱，機械手在鍛造工業中的應用能進一步發展鍛造設備的生產能力，改善熱、累等勞動條件。?

一般情況下，機械手的動作都要人為事先設定參數，或者通過搖桿、鍵盤等機械電子部件輸入控制參數，控制機械手的動作，而隨著科技的發展，基于視覺輸入信號，通過辨識算法，得到控制者的指令意圖，機械手隨之實現相應的動作，已經成為機械手的又一發展趨勢，本實用新型即基于該思想而實現的。?

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是，提出了一種設計簡單，控制方便，低成本的機械手控制系統。?

本實用新型所采用的技術方案是：一種機械手控制系統，包括有上位機，還設置有：控制器，用于接收上位機的信號，并根據所接收的信號發出對步進電機驅動器單元的控制信號；步進電機驅動器單元，用于接收控制器所發出的控制信號，并驅動步進電動機單元按照控制要求進行動作；步進電動機單元，用于在步進電機驅動器單元的驅動下，控制機械手的伸縮和旋轉。?

所述的上位機包括有獲取外部視覺信號的攝像頭。?

所述的步進電機驅動器單元包括有驅動拇指步進電動機的拇指步進電機驅動器；驅動食指中指步進電動機的食指中指步進電機驅動器；驅動無名指小指步進電動機的無名指小指步進電機驅動器；驅動手掌旋轉步進電動機的手掌旋轉步進電機驅動器。?

所述的步進電動機單元包括有驅動機械手的機械手拇指的拇指步進電動機；驅動機械手的機械手食指和機械手中指的食指中指步進電動機；驅動機械手的機械手無名指和機械手小指的無名指小指步進電動機；驅動機械手的機械手手掌的手掌旋轉步進電動機。?

所述的機械手包括有機械手手掌用于支撐五個機械手指，并且可以在手掌旋轉步進電動機的帶動下旋轉；安置在機械手手掌上的機械手拇指、機械手食指、機械手中指、機械手無名指和機械手小指五個機械手指，用于抓取物體和顯示示意性的手勢。?

所述的五個機械手指具有相同的機械結構，包括有機械手手指第二關節和機械手手指第一關節可以依托機械手手指旋轉關節活動；機械手手指伸直彈性牽引繩一端固定在第二指關節彈性牽引繩固定桿上，另一端固定在第一指關節彈性牽引繩固定桿上，用于產生使機械手指伸直的拉力；機械手手指收縮牽引繩一端固定在第二指關節牽引繩固定桿上，另一端穿過機械手手指收縮牽引繩引導孔并連接到步進電動機的旋轉軸上，由步進電動機的旋轉軸旋轉收緊機械手手指收縮牽引繩產生拉力，使機械手手指第二關節彎曲；由步進電動機的旋轉軸反向旋轉放松機械手手指收縮牽引繩釋放拉力，在機械手手指伸直彈性牽引繩的作用下使機械手手指第二關節伸直。?

本實用新型的一種機械手控制系統，是采用視覺辨識的方法從攝像頭獲取的視頻圖像中獲得有用的控制信息并發送給控制器，通過步進電機驅動器、步進電動機，驅動機械手的動作；滿足實際使用需要。該實用新型實現了基于視覺辨識的機械手控制方法，能夠實現人機互動、進行交互游戲、顯示手語，并且還能夠實現物體抓取和旋轉，為進一步對機械手控制系統的研究和利用提供了有益的探索和設備基礎。?