[發(fā)明專利]一種基于體感控制技術(shù)的輪式機(jī)器人及其操控方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710203211.9
• 申請(qǐng)日: 2017-03-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106814738A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘寶珠;崔榮華;方靖淮;湯靖;王愛(ài)紅;楊培培;季彬銘;許惟超;孫靜;趙暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于體感控制技術(shù)的輪式機(jī)器人及其操控方法。

背景技術(shù)

體感技術(shù)在于人們可以直接地使用肢體動(dòng)作，與周邊的裝置或環(huán)境互動(dòng)，而無(wú)需使用任何復(fù)雜的控制設(shè)備，便可讓人民身臨其境地與內(nèi)容做互動(dòng)。近年來(lái)體感技術(shù)廣泛應(yīng)用于3D虛擬現(xiàn)實(shí)、空間鼠標(biāo)、游戲手柄、運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、健康醫(yī)療照護(hù)等領(lǐng)域，取得了巨大的發(fā)展。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的科學(xué)技術(shù)被廣泛的運(yùn)用到我們的日常生活中，智能交通系統(tǒng)的興起，極大地促進(jìn)了輪式機(jī)器人技術(shù)水平的提高，使智能車(chē)輛作為未來(lái)交通行業(yè)的新型產(chǎn)業(yè)，被得以更加深入系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)。

輪式機(jī)器人最適合在那些人類無(wú)法工作的環(huán)境中工作，它們已經(jīng)在許多部門(mén)獲得了廣泛的應(yīng)用，在某些場(chǎng)合中它們可以比人類工作的更好而且成本低廉。將體感技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人的設(shè)計(jì)，改變了傳統(tǒng)的機(jī)器人運(yùn)行方式，可以大大提高機(jī)器人的運(yùn)行效率和安全性。

如中國(guó)發(fā)明專利CN105643590A公開(kāi)了一種手勢(shì)控制的輪式移動(dòng)機(jī)器人及其操作方法，手勢(shì)控制的輪式移動(dòng)機(jī)器人包括移動(dòng)運(yùn)行部分和遠(yuǎn)程控制部分；其中，移動(dòng)運(yùn)行部分包括一個(gè)三層的鋁合金型材架構(gòu)、Kinect攝像頭、嵌入式無(wú)風(fēng)扇工控機(jī)、無(wú)刷滯留電機(jī)控制器、鋰電池、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和一個(gè)萬(wàn)向輪；無(wú)刷直流電機(jī)控制器和鋰電池被置于三層的鋁合金型材架構(gòu)的底層，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別安置在三層的鋁合金型材架構(gòu)的底層底盤(pán)左右兩側(cè)，萬(wàn)向輪安置在三層的鋁合金型材架構(gòu)的底層底盤(pán)后方，三個(gè)輪子安裝在同一水平面并位于同一圓周上，嵌入式無(wú)風(fēng)扇工控機(jī)固定在鋁合金架構(gòu)的中間一層，Kinect攝像頭固定在三層的鋁合金型材架構(gòu)的最頂層；Kinect攝像頭通過(guò)USB接口與嵌入式無(wú)風(fēng)扇工控機(jī)相連，嵌入式無(wú)風(fēng)扇工控機(jī)與無(wú)刷直流電機(jī)控制器用線路相連，無(wú)刷直流電機(jī)控制器用線路連接兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪對(duì)應(yīng)的兩個(gè)無(wú)刷輪轂電機(jī)；遠(yuǎn)程控制部分由一個(gè)連接了Leap Motion體感控制器放置于筆記本電腦的正前方；移動(dòng)運(yùn)行部分中的嵌入式無(wú)風(fēng)扇工控機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡連接到無(wú)線路由器，并將其設(shè)置為虛擬服務(wù)器，通過(guò)建立socket套接字與遠(yuǎn)程控制中的筆記本電腦實(shí)現(xiàn)WIFI數(shù)據(jù)通信。本發(fā)明克服了現(xiàn)有的輪式移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)中不能通過(guò)識(shí)別遠(yuǎn)程控制者的手勢(shì)向機(jī)器人發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，遠(yuǎn)程控制者與機(jī)器人之間的人機(jī)交互手段生硬而不自然的缺陷。但是本發(fā)明通過(guò)Leap Motion體感控制器感測(cè)遠(yuǎn)程控制者手部運(yùn)動(dòng)，然后通過(guò)遠(yuǎn)程控制部分中的筆記本電腦向機(jī)器人發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，體感控制不夠直接，設(shè)備多，信號(hào)傳輸復(fù)雜。另有中國(guó)發(fā)明專利CN105216887A公開(kāi)了一種便攜式遙控代步跟隨機(jī)器人，包括車(chē)體、上蓋、體感機(jī)構(gòu)、分別安裝在車(chē)體兩側(cè)的從動(dòng)輪和帶有輪轂電機(jī)主動(dòng)輪；所述的體感機(jī)構(gòu)包括車(chē)體上方的四個(gè)方向分別設(shè)有的一個(gè)壓力傳感器，固定在車(chē)體上方并與控制板和加速度傳感器連接；所述的壓力傳感器由應(yīng)變電阻粘貼在彈性支架上組成，并位于上蓋和車(chē)體之間，所述的上蓋、通過(guò)橡膠墊和彈簧螺栓連接在車(chē)體上方并與壓力傳感器相連接，所述車(chē)體的前方設(shè)有前攝像頭、前燈和前超聲波傳感器，所述車(chē)體的后方設(shè)有后燈、后攝像頭和后超聲波傳感器，所述左、右兩個(gè)輪轂電機(jī)帶有驅(qū)動(dòng)輪。本發(fā)明不但可以載人代步同時(shí)兼有機(jī)器人的遙控、跟隨功能，輪式的實(shí)施例適合室內(nèi)和平整路面，履帶式的實(shí)施例可以通過(guò)不平整的路面，帶有擺臂的實(shí)施例還可以上下樓梯和跨越障礙。但本發(fā)明是通過(guò)4個(gè)壓力傳感器的壓力數(shù)值，計(jì)算出人體的重心，重心在車(chē)體的前后左右決定著機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向，通過(guò)前后左右壓力的差值，決定機(jī)器人的方向和速度，控制者是通過(guò)腳部給予的壓力控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，而不是手勢(shì)。目前，通過(guò)手勢(shì)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)尚未有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于體感控制技術(shù)的輪式機(jī)器人及其操控方法，操控簡(jiǎn)單，適用范圍廣，反應(yīng)靈敏，動(dòng)作可靠，運(yùn)行平穩(wěn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種基于體感控制技術(shù)的輪式機(jī)器人，包括驅(qū)動(dòng)輪、驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括中央處理器模塊、信息檢測(cè)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和電源，其中，

所述電源為中央處理器模塊、信息檢測(cè)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊供電；

所述信息檢測(cè)模塊檢測(cè)控制者的控制手勢(shì)，并將控制手勢(shì)轉(zhuǎn)化為體感數(shù)字信號(hào)后傳輸給中央處理器模塊；

所述中央處理器模塊接收并處理體感數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)指令后傳輸給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；

所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)驅(qū)動(dòng)指令控制驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)。