[發明專利]一種遠程操控移動機械臂的控制系統及其方法

在審

• 申請號: 202010824024.4
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111941426A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 郭發勇;周皞;翟雅慧;陳喻
• 申請（專利權）人: 常州工程職業技術學院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 高桂珍

1.一種遠程操控移動機械臂的控制系統，其特征在于：包括本地操控終端(1)和遠程執行終端(2)；所述本地操控終端(1)包括LeapMotion體感控制器(101)、PC機(102)和通訊模塊A(103)；所述遠程執行終端(2)包括控制系統(201)、通訊模塊B(202)、攝像頭(203)、陀螺儀(204)、加速度傳感器(205)、電機驅動模塊(206)、舵機驅動模塊(207)、移動平臺(208)和機械臂(209)；所述攝像頭(203)將移動機械臂周圍環境信息輸入控制系統(201)，控制系統(201)將視頻發送至PC機(102)；所述LeapMotion體感控制器(101)將人手部的動作信息輸入PC機(102)進行處理并轉換成指令發送至控制系統(201)；所述控制系統(201)依據指令通過陀螺儀(204)、加速度傳感器(205)、電機驅動模塊(206)控制移動平臺(208)移動至目標點位置，通過舵機驅動模塊(207)控制機械臂(209)完成指定的任務。

2.根據權利要求1所述的一種遠程操控移動機械臂的控制系統，其特征在于，所述LeapMotion體感控制器(101)和通訊模塊A(103)通過電性連接PC機(102)。

3.根據權利要求1所述的一種遠程操控移動機械臂的控制系統，其特征在于，所述PC機(102)為筆記本電腦或二合一平板，運行具有友好的移動機械臂操作界面軟件。

4.根據權利要求1所述的一種遠程操控移動機械臂的控制系統，其特征在于，所述通訊模塊A(103)和所述通訊模塊B(202)均為4G/5G通信模塊。

5.根據權利要求1所述的一種遠程操控移動機械臂的控制系統，其特征在于，所述控制系統(201)為工業級PC。

6.根據權利要求1所述的一種遠程操控移動機械臂的控制系統，其特征在于，所述移動平臺(208)下方安裝有四只輪子，通過電機進行控制，且左、右前輪為驅動輪，左、右后輪為從動輪。

7.根據權利要求1所述的一種遠程操控移動機械臂的控制系統，其特征在于，所述機械臂(209)由舵機控制，其末端執行機構為仿人手爪五指型。

8.根據權利要求1所述的一種遠程操控移動機械臂的控制系統，其特征在于，所述攝像頭(203)為360°全景攝像頭，通過USB口連接控制系統(201)，安裝于移動平臺(208)上易于攝取移動機械臂周圍環境信息和工作目標的位置。

9.根據權利要求1所述的一種遠程操控移動機械臂的控制系統，其特征在于，所述陀螺儀(204)、加速度傳感器(205)、電機驅動模塊(206)和舵機驅動模塊(207)通過電性連接控制系統(201)，分別安裝于移動平臺(208)上合適的位置。

10.一種遠程操控移動機械臂的方法，其特征在于，包括如下步驟：

SS00本地操控終端(1)通過4G/5G連接遠程執行終端(2)，由操作人員通過本地操控終端(1)遠程控制遠程執行終端(2)；

SS01操作人員在PC機(102)的人機交互界面上選擇移動平臺(208)控制，此時，擺動手部的動作只控制移動平臺(208)；

SS02攝像頭(203)將移動機械臂周圍環境信息輸入控制系統(201)，控制系統(201)將視頻通過通訊模塊B(202)發出，PC機(102)通過通訊模塊A(103)接收視頻，并在人機交互界面上進行顯示，操作人員依據視頻觀察移動機械臂周圍的環境情況，通過擺動手部動作控制移動平臺(208)。控制移動平臺(208)的人手部擺動動作定義包括：掌面朝下，手掌向上擺動，則定義為控制移動平臺(208)逐漸前進；掌面朝下，手掌向下擺動，則定義為控制移動平臺(208)逐漸停止；掌面朝下，手掌向左擺動，則定義為控制移動平臺(208)向左轉向；掌面朝下，手掌向右擺動，則定義為控制移動平臺(208)向右轉向。LeapMotion體感控制器(101)將操作人員擺動手部的動作輸入PC機(102)，PC機(102)對手部動作進行處理之后，發送至控制系統(201)，以控制移動平臺(208)移動至目標點位置；

SS03移動機械臂移動至目標點位置后，操作人員在PC機(102)的人機交互界面上選擇機械臂(209)控制，此時，手部的動作只控制機械臂(209)；

SS04操作人員依據視頻觀察工作目標環境，通過手部動作控制機械臂(209)。控制機械臂(209)的人手部動作定義包括：五只手指合攏的抓取動作、五只手指松開的釋放動作和手腕部的旋轉動作等；

SS05 LeapMotion體感控制器(101)將操作人員手部的動作輸入PC機(102)，PC機(102)對手部動作進行處理之后，發送至控制系統(201)，以控制機械臂(209)完成指定的工作任務。