[發明專利]一種基于肌電控制的靈巧手控制系統

在審

• 申請號: 201611072869.2
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN108115713A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 楊晶
• 申請（專利權）人: 楊晶
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于肌電控制的靈巧手控制系統，將肌電信號(EMG信號)引入到靈巧手的控制策略中，以肌電控制的方式，實現對靈巧手的操作，在保證控制精度的基礎上，模擬人手動作方式，增加靈巧手的運動形式，拓展其在工農業方面的應用范圍。該控制系統將肌電信號引入到靈巧手的控制策略之中，提出以肌電控制的方式控制靈巧手，使其更好地模擬人手的運動方式。

技術領域

本發明涉及一種基于肌電控制的靈巧手控制系統，適用于機械領域。

背景技術

20世紀90年代以來，傳統工業機器人的技術和應用都趨向飽和，伴隨仿生學的出現和機器人與人工智能技術的高速發展，關于機器人方面的應用已經從工業領域逐漸延伸到農業、康復醫療、娛樂服務業等領域中，其操作環境往往是動態非良好的。

因此，不僅機器人的末端執行器需要更加靈活，更能適用各種多變的操作對象，機器人控制系統的控制策略和控制精度也相應地有更高的要求。

無論是工業機器人，還是農業機器人，末端執行器往往是直接接觸工件的重要執行部件，其結構和控制的靈活性直接關系到整體機器人的工作效果。目前，在機器人末端執行器(機械手)的設計過程當中，大多數的研究人員所選方案為：以人的手作為原型，模擬人手的結構與功能，之后進一步設計出具有多手指、多關節的多自由度靈巧手。而在機械手控制系統方面，傳統的控制策略是以電機驅動的方式控制機械手，其簡單、易實現、控制精度高的優點使其廣泛地應用于傳統機器人的控制中。但是，電機驅動剛性結構的控制方式導致的運動形式單一、缺乏靈活性的問題限制了靈巧手的進一步應用，使其無法在工農業生產過程中勝任更復雜、更精密的工作。

發明內容

本發明提出了一種基于肌電控制的靈巧手控制系統，將肌電信號(EMG信號)引入到靈巧手的控制策略中，以肌電控制的方式，實現對靈巧手的操作，在保證控制精度的基礎上，模擬人手動作方式，增加靈巧手的運動形式，拓展其在工農業方面的應用范圍。

本發明所采用的技術方案是：

所述控制系統的工控機部分主要包括了肌電信號的采集，處理和分析以及模式識別，通過算法在其內部的計算，從而得出各個關節的彎曲角度。

所述氣動回路部分主要由包括SMC公司的ITV0050-3BS電氣比例閥、過濾減壓閥、空氣壓縮機以及相關的一些氣管組成，這個部分主要的任務是為FPA提供足夠安全穩定的氣源。

所述控制系統的控制器部分主要包括了電氣比例閥的控制和靈巧手的角度反饋控制，根據反饋到工控機的彎曲角度值，經過轉換后，對電氣比例閥所輸出的氣壓值進行修正，并通過氣動柔性驅動器FPA，實現對靈巧手彎曲動作的控制。

所述控制系統的關節位置反饋系統主要包括主控板卡、FPC數據線以及載有AS5045的PCB電路板，其中主控板塊與工控機之間采用CAN總線通訊方式。

本發明的有益效果是：該控制系統將肌電信號引入到靈巧手的控制策略之中，提出以肌電控制的方式控制靈巧手，使其更好地模擬人手的運動方式。

附圖說明

圖1是本發明的總體控制方案圖。

圖2是本發明的肌電控制算法框圖。

圖3是本發明的指部關節的控制硬件框圖。

圖4是本發明的軟件設計方案圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例本發明作進一步說明。