[實用新型]一種智能體感機械臂

有效

• 申請號: 201720648116.5
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN207027518U
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 杜曉康;秦玉偉
• 申請（專利權）人: 渭南師范學院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本實用新型涉及一種智能控制器，尤其涉及一種智能體感機械臂。

背景技術

機械手臂是近幾十年發展起來一種高科技的自動化生產設備。機械手臂是工業機器人的一個重要分支，能夠通過編程來完成各種預期作業任務，但傳統的機械手臂控制方式效率低，對于每種動作需要多次編程。體感技術作為一種自然高效的人機交互方式，區別于按鍵與觸摸等傳統的交互方式，體感技術提升了操作的靈活性、直觀性，在游戲、移動應用、運動康復、虛擬學習、科學實驗、機器操作等領域中，有著越來越廣泛的應用。美國就用利用手姿態捕捉技術來完成國際空間站中的遠程仿真操作。在日本電氣公司開發的虛擬現實系統中，使用者就利用手姿態捕捉技術來控制虛擬的三維模型，利用該技術可實現人手自然動作去控制機械手或機器進行精確操作，在工業控制領域具有重大意義。而一些游戲廠商為了給玩家帶來全新的操作互動體驗，利用手姿態捕捉技術實現游戲操作控制，例如，微軟公司開發的Kinect設備以及任天堂游戲公司開發的wii游戲配備套裝等。

目前的體感技術主要分為光學式和慣性式動作捕捉兩類，光學式動作捕捉精度高，但成本高，且受場地限制；早期的慣性式動作捕捉主要采用加速度傳感器采集人體動作數據，但單一的加速度傳感器數據無法保證高精度；以往體感機械手臂只能采集的人手臂的位移變化，不能感受到人手臂的力度，在操作物體時，無論物體材質如何，都施加相同的力度，容易造成被操作物體損壞。目前的壓力傳感器都是僵硬、固化的，而柔性壓力傳感器則具有彈性、柔軟靈活的特點，能夠準確的感受到手臂的壓力變化；而且現有體感手臂還需人的操作，這就導致操作者容易疲勞，效率較低，不能長時間作業。

為了提高機械臂的準確性，提升體感控制機械手臂的準確性，設計了一種三自由度體感機械手臂，該機械手臂依靠柔性壓力傳感器感受人體皮膚力度的變化，準確體感操作，還具有學習記憶能力，使得機械臂不再需要多次編程。

實用新型內容

本實用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種智能體感機械臂。

本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的：

本實用新型由慣性傳感器、液晶屏、第一微控制器、第一電源模塊、無線發射模塊、無線接收模塊、攝像頭、第二微控制器、第三電源模塊、舵機驅動、機械臂和第二電源模塊組成，所述慣性傳感器和所述液晶屏的信號輸出端與所述第一微控制器的信號輸入端連接，所述第一電源模塊與所述第一微控制器的電源端連接，第一微控制器的信號輸出端與無線發射模塊的輸入端連接，無線發射模塊與無線接收模塊連接，無線接收模塊與第二微控制器連接，攝像頭的信號輸出端與第二微控制器連接，第二微控制器的控制信號輸出端與所述舵機驅動連接，所述舵機驅動與機械臂連接，所述第二電源模塊與機械臂連接，所述第三電源模塊與第二微控制器連接。所述第一微控制器上還設置有柔性壓力傳感器。

本實用新型的有益效果在于：

本實用新型是一種智能體感機械臂，與現有技術相比，本實用新型通過慣性傳感器采集人體手臂的動作信息，并將信息發送給STM32微控制器，經過互補濾波和四元數法完成姿態解算得到手臂的運動狀態，最終計算出舵機需要轉動的角度。在控制算法上，建立了PID控制器用于提高手臂的魯棒性。測試結果表明，該機械手臂動作平穩，可以體感控制手臂運動，具有學習記憶能力。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構原理框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：

如圖1所示：本實用新型由慣性傳感器、液晶屏、第一微控制器、第一電源模塊、無線發射模塊、無線接收模塊、攝像頭、第二微控制器、第三電源模塊、舵機驅動、機械臂和第二電源模塊組成，所述慣性傳感器和所述液晶屏的信號輸出端與所述第一微控制器的信號輸入端連接，所述第一電源模塊與所述第一微控制器的電源端連接，第一微控制器的信號輸出端與無線發射模塊的輸入端連接，無線發射模塊與無線接收模塊連接，無線接收模塊與第二微控制器連接，攝像頭的信號輸出端與第二微控制器連接，第二微控制器的控制信號輸出端與所述舵機驅動連接，所述舵機驅動與機械臂連接，所述第二電源模塊與機械臂連接，所述第三電源模塊與第二微控制器連接。所述第一微控制器上還設置有柔性壓力傳感器。