[發(fā)明專利]基于Leap Motion模塊的軟體抓手控制方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010180016.0
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111300419A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳劭迪;宋淼薈;張?zhí)旌?/a>;劉陽
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J3/00
• 代理公司: 重慶大學(xué)專利中心 50201
• 代理人: 黃濤

本發(fā)明涉及抓手的自動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種基于Leap Motion模塊的軟體抓手氣泵控制方法，包括以下步驟：S1通過leap motion傳感器采集手臂圖像信息，將信息傳輸給PC上位機(jī)，S2 PC上位機(jī)進(jìn)行圖像信息的處理，獲知手臂的手勢；S3通過穿戴在控制著手掌上的電位器采集手掌的手勢信息，并通過微控制器解算手掌的手勢；S4當(dāng)手臂的手勢被識別為左右移動時(shí)，PC上位機(jī)控制機(jī)械臂整體左右旋轉(zhuǎn)；當(dāng)被識別為前后移動時(shí)，控制機(jī)械臂的大臂前后運(yùn)動，當(dāng)被識別為上下移動時(shí)，控制機(jī)械臂小臂上下運(yùn)動；S5將手掌的手勢信息傳送給手掌控制器進(jìn)行機(jī)械軟手的握緊和張開控制。解決了現(xiàn)有技術(shù)中的機(jī)械手，固定死板，不能根據(jù)需要自由旋轉(zhuǎn)，工作效率低且工作質(zhì)量不佳的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及抓手的自動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于Leap Motion模塊的軟體抓手氣泵控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著智能制造業(yè)的發(fā)展，迎合當(dāng)今工業(yè)需求的智能機(jī)械臂迅速發(fā)展起來。智能機(jī)械臂已經(jīng)成為制造業(yè)生產(chǎn)自動化中重要的機(jī)電設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手性能不斷提高，機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展，傳感器的重要作用日益增強(qiáng)，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)械手還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器。但是由于部分技術(shù)的限制，存在著固定死板，不能根據(jù)需要自由旋轉(zhuǎn)，工作效率低且工作質(zhì)量不佳的缺點(diǎn)。國外機(jī)械臂體感操控的精度也亟待提高，同時(shí)由于精度等的要求，機(jī)械臂造價(jià)普遍過高。針對以上問題，我們利用Leap Motion模塊和硅膠軟抓手研發(fā)出控制更穩(wěn)定，人機(jī)交互更友好，適應(yīng)度更高的智能機(jī)械臂。

Leap Motion使用的是一種基于計(jì)算機(jī)視覺原理的識別技術(shù)，Leap Motion使用紅外光來檢測人手，不容易受光照變化和復(fù)雜背景的干擾，采集到的幀圖像也具有較小的噪聲，便于后期進(jìn)行深度處理。設(shè)備正上方有兩個(gè)高清攝像頭，使用超廣角相機(jī)快門傳感器，不同于傳統(tǒng)傳感器單獨(dú)處理每一個(gè)像素的方式，Leap Motion一次性采集所有的像素，通過大量的計(jì)算得出數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)檢測能夠?qū)υO(shè)備功能進(jìn)行穩(wěn)定控制，能夠完成部分危險(xiǎn)任務(wù)(如危室探索，軍用探測，無人機(jī)高空作業(yè)，水下深海采樣等任務(wù))。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的提供一基于Leap Motion模塊的軟體抓手氣泵控制方法，增加機(jī)械手臂的擴(kuò)展性和靈活性。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，該方法應(yīng)用于一受控的設(shè)有機(jī)械軟手的機(jī)械手臂，包括以下步驟：

S1通過leap motion傳感器采集手臂圖像信息，將信息傳輸給PC上位機(jī)，

S2 PC上位機(jī)進(jìn)行圖像信息的處理，獲知手臂的手勢；

S3通過穿戴在控制著手掌上的電位器采集手掌的手勢信息，并通過微控制器解算手掌的手勢；

S4當(dāng)手臂的手勢被識別為左右移動時(shí)，PC上位機(jī)控制機(jī)械臂整體左右旋轉(zhuǎn)；當(dāng)被識別為前后移動時(shí)，控制機(jī)械臂的大臂前后運(yùn)動，當(dāng)被識別為上下移動時(shí)，控制機(jī)械臂小臂上下運(yùn)動；

S5將手掌的手勢信息傳送給手掌控制器進(jìn)行機(jī)械軟手的握緊和張開控制。

進(jìn)一步，所述機(jī)械軟手的握緊和張開控制包括，利用氣管分別接機(jī)械軟手上用于控制機(jī)械軟手握緊的第一氣泵的出氣口，以及用于控制機(jī)械軟手張開的第二氣泵的入氣口的；

手掌控制器將微控制器所解算的手掌手勢轉(zhuǎn)換為機(jī)械軟手上的手指的抓握與放松，進(jìn)而控制第一和第二氣泵上的電磁閥的啟閉以控制軟手的抓握與放松。

本發(fā)明的另一目的是提供一種基于Leap Motion模塊的軟體抓手控制系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)采集模塊、PC上位機(jī)、控制模塊、控制信號輸出模塊以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

所述數(shù)據(jù)采集模塊包括用于采集控制者手臂的圖像信息的Leap Motion模塊，以及用于采集使用者手掌的手勢信息的電位器，所述電位器可穿戴的設(shè)置于使用者的手掌上；