[發(fā)明專利]服務(wù)型移動機械手系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610206114.0
• 申請日: 2016-04-06
• 公開（公告）號: CN105710885B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳乃建;曹樹坤;韓祥東;李長春;艾長勝;李國平;孫選
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南大學(xué)
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè))37240
• 代理人: 李茜

1.一種服務(wù)型移動機械手系統(tǒng)，其特征在于：服務(wù)型移動機械手包含電動輪椅（1）、頭部信息采集系統(tǒng)（2）、三關(guān)節(jié)機械臂（3）、主控計算機（4）、攝像機（5）、夾持器（6）、支撐板（7）、人機交互系統(tǒng)（8）、移動機械手決策控制系統(tǒng)（9）、人體視覺空間定位與位置估計系統(tǒng)（10）組成；所述攝像機（5）安裝于三關(guān)節(jié)機械臂（3）前端上部；所述人機交互系統(tǒng)（8）由主控計算機（4）、頭部信息采集系統(tǒng)（2）與攝像機（5）組成，能選擇與鎖定目標物體；所述的頭部信息采集系統(tǒng)（2）由腦電信號、眼電信號和頭勢信號采集傳感器組成；所述的人機交互系統(tǒng)（8）由圖像信號采集與處理（8a）、腦電信號采集與處理（8b）、眼電信號采集與處理（8c）、頭勢信號采集與處理（8d）模塊組成；所述移動機械手決策控制系統(tǒng)（9）由手眼協(xié)調(diào)運動規(guī)劃（9a）與移動機械手運動控制（9b）組成，實現(xiàn)對移動機械手各自由度驅(qū)動；所述的人體視覺空間定位與位置估計系統(tǒng)（10）由眼電信號采集與處理（8c）、頭勢信號采集與處理（8d）組成，通過測量與融合人體眼睛注視點及頭部位置信息，實現(xiàn)目標物體在服務(wù)型移動機械手空間內(nèi)的定位與位置估計；所述的人體視覺空間定位與位置估計系統(tǒng)（10）在電動輪椅（1）的兩個主動輪中點處建立基坐標系O、人體頸部坐標系O1、夾持器（6）坐標系E1，根據(jù)電動輪椅（1）與人體、電動輪椅（1）與三關(guān)節(jié)機械臂（3）、夾持器（6）之間的參數(shù)關(guān)系，建立人體雙眼眼球與夾持器（6）坐標系的參數(shù)轉(zhuǎn)換模型，與眼電圖信號參數(shù)特征和頭部運動信息結(jié)合，估算目標物體的視覺空間位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的服務(wù)型移動機械手系統(tǒng)，其特征在于：所述的服務(wù)型移動機械手由雙輪差動驅(qū)動的電動輪椅（1）及安裝于電動輪椅（1）左前部的三關(guān)節(jié)機械臂（3）、夾持器（6）組成，具有5自由度，各自由度及夾持器由直流伺服電機驅(qū)動；所述的攝像機（5）采用雙目攝像機Eye-in-hand方式采集目標物體圖像信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的服務(wù)型移動機械手系統(tǒng)，其特征在于：所述的手眼協(xié)調(diào)運動規(guī)劃（9a）方法如下：1）以人體觸點運動為基礎(chǔ)，采用人體手臂觸點運動具有的一些不變特性，融合機械臂勢能指標、腕部不適度指標和構(gòu)型變化代價指標形成移動機械手運動規(guī)劃準則: minC=ApCp+AdCd+AmCm，其中，Cp，Cd和Cm分別是機械臂勢能指標、腕部不適度指標和構(gòu)型變化代價指標，Ap，Ad和Am分別是上述指標的權(quán)系數(shù)；2）采用智能優(yōu)化算法對移動機械手運動規(guī)劃準則進行優(yōu)化，將移動機械手的運動從工作空間轉(zhuǎn)換到關(guān)節(jié)空間；3）在關(guān)節(jié)空間中，以五次多項式規(guī)劃各自由度運動軌跡。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的服務(wù)型移動機械手系統(tǒng)，其特征在于：所述的人體視覺空間定位與位置估計系統(tǒng)（10）引導(dǎo)服務(wù)型移動機械手實現(xiàn)遠距離的手臂接近運動；所述的人機交互系統(tǒng)（8）引導(dǎo)移動機械手近距離的手臂精確對準。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的服務(wù)型移動機械手系統(tǒng)，其特征在于：所述的人機交互系統(tǒng)（8）在引導(dǎo)移動機械手近距離的手臂精確對準過程中，移動機械手的空間運動劃分為水平（X-Y）和垂直（Z）兩個方向調(diào)整運動，垂直（Z）方向的高度調(diào)整通過腦電信號采集與處理（8b）和人體視覺引導(dǎo)，水平方向（X-Y）方向由移動機械手通過攝像機5和圖像信號采集與處理（8a）自主調(diào)整。