[發(fā)明專利]一種手語仿生機械手的控制系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011507773.0
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112405581A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 繆文南;容曉鳳;敖天浩;李政嵐;傅凱銓;朱俊杰
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學廣州學院
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J11/00;B25J9/16;G10L15/26
• 代理公司: 廣州慧宇中誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44433
• 代理人: 胡燕

1.一種手語仿生機械手的控制系統(tǒng)，包括控制電路和用于驅(qū)動機械手的舵機以及機械手裝置，其特征在于：控制電路包括單片機芯片U1、語音識別模塊、第一舵機控制模塊、第二舵機控制模塊、端子P1、第一電源和穩(wěn)壓模塊；單片機芯片、語音識別模塊、用于控制機械手的手臂舵機的第一舵機控制模塊和用于控制機械手的手指舵機的第二舵機控制模塊分別與第一電源連接，端子P1分別與單片機芯片U1、語音識別模塊和第一電源；單片機芯片U1分別與第一舵機控制模塊和第二舵機控制模塊連接；穩(wěn)壓模塊的輸入端與第一電源連接，穩(wěn)壓模塊的輸出端為第二電源，語音識別模塊、第一舵機控制模塊和第二舵機控制模塊分別連接第二電源；單片機芯片U1的引腳五十一與端子P1的引腳三連接，單片機芯片U1的引腳五十二與端子P1的引腳四連接；第一舵機模塊連接單片機芯片U1的引腳九十二和引腳九十三，第二舵機模塊連接單片機芯片的引腳二十五和引腳二十六；端子P1的引腳一與第一電源連接，端子P1的引腳二連接地線；

穩(wěn)壓模塊包括穩(wěn)壓芯片U5、電容C2、電容C3、電容C4和電容C5，電容C2和電容C3一端都連接第一電源，電容C2和電容C3的另一端都接地線，電容C4和電容C5一端都連接穩(wěn)壓芯片U5的輸出端，電容C4和電容C5的另一端都接地線；穩(wěn)壓芯片U5的輸入端連接第一電源；

語音識別模塊包括語音識別芯片U2、語音芯片濾波電路、語音信號電路、語音顯示電路、開關(guān)電路、語音處理電路和參考電壓電路，第二電源與語音識別芯片U2的電源端連接；開關(guān)電路分別連接第二電源，語音處理電路與語音識別芯片U2連接，語音識別芯片U2與開關(guān)電路連接，開關(guān)電路通過端子P1與單片機芯片U1連接，語音顯示電路一端與第一電源連接，語音顯示電路另一端接地線，參考電壓電路一端接地，參考電壓電路另一端連接語音識別芯片U2；語音芯片U2的引腳七、引腳一和引腳三十二外接第二電源；語音芯片U2的引腳八、三十三和引腳四十九接地；

語音信號電路包括麥克風、電阻R2、電阻R3、電容C6和電容C7，電阻R2一端連接語音識別芯片U3的引腳十二，電阻R2的另一端與電容C6的一端以及麥克風的一端相連，電阻R3的另一端接地線，電阻R3的一端與麥克風的一端、電容C7的一端相連，電容C6的另一端連接語音識別芯片U2的引腳九，電容C7的另一端連接語音識別芯片U2的引腳十；語音識別芯片U2的引腳十二還連接有語音濾波電路；

語音顯示電路包括電阻R1、電容C1和顯示二極管D2，電阻R1一端連接第一電源，另一端連接顯示二極管D2的一端，顯示二極管D2的另一端連接語音識別芯片U2的引腳二十九，電容C1一端連接第一電源，電容C1的另一端連接地線；

開關(guān)電路包括按鍵開關(guān)KEY1、電阻R6、電阻R7、電阻R8、顯示二極管D3和開關(guān)芯片U3，電阻R6的一端與第一電源連接，電阻R6的另一端與開關(guān)芯片U3的引腳十二連接，開關(guān)芯片U3的引腳十二與端子P1的引腳三連接；電阻R7的一端與第一電源連接，電阻R7的另一端與開關(guān)芯片的引腳十一和引腳九連接，開關(guān)芯片的引腳十一與端子P1的引腳四連接；電阻R8一端與第二電源連接，電阻R8的另一端與顯示二極管D3的一端連接，顯示二極管D3的另一端與開關(guān)芯片U3的引腳十四連接；按鍵開關(guān)一端接地線，按鍵開關(guān)的另一端與開關(guān)芯片U3的引腳十三連接；開關(guān)芯片U3的引腳四與語音識別芯片U2的引腳四十一連接，開關(guān)芯片U3的引腳五與語音識別芯片U2的引腳四十連接；開關(guān)芯片U3的引腳七與語音識別芯片U2的引腳三十九連接；

語音處理電路包括電容C11、電容C13、電阻R4和電阻R5，電容C11一端連接語音識別芯片U2的引腳二十，電容C11的另一端連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接語音識別芯片U2的引腳二十一，電阻R5和電容C13的一端都連接電阻R4，電阻R5和電容C13的另一端相連且連接語音識別芯片U2的引腳二十二；

語音芯片濾波電路包括電容C16、電容C17、電感器L1和電容C18，電容C18一端連接第二電源，電容C18的另一端接地線，電感L1一端連接第二電源，電感L1的另一端分別連接語音識別芯片U3的引腳十九和引腳二十三，電容C16和電容C17一端都連接語音識別芯片U2的引腳十九和引腳二十三，電容C16和電容C17的另一端都接地線；

參考電壓電路包括電容C14和電容C15，電容C14和電容C15的一端并聯(lián)連接語音識別芯片U2的引腳十八，電容C14和電容C15的另一端都連接地線；

第一舵機控制模塊包括第一舵機驅(qū)動芯片U4a、端子J1a、端子J2a、舵機電源、電容E1a、第一舵機芯片限流電路、防干擾電路和第一舵機顯示電路，第一舵機顯示電路一端分別與端子J1a連接，第一舵機顯示電路另一端接地線，端子J2a一端連接第一電源，另一端連接地線；電容E1a一端連接舵機電源，另一端連接地線；端子J1a的引腳一與舵機電源，端子J1a的引腳二與第二電源連接；第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳六、引腳七、引腳八、引腳九、引腳十、引腳十一、引腳十二、引腳十三、引腳十五和引腳十六分別與用于控制機械手手指的舵機相連；第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳六和用于控制機械手手指的舵機之間連接有電阻R5a，第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳七和用于控制機械手手指的舵機之間連接有電阻R6a，第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳八和用于控制機械手手指的舵機之間連接有電阻R7a，第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳九和用于控制機械手手指的舵機之間連接有電阻R8a，第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳十和用于控制機械手手指的舵機之間連接有電阻R9a，第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳十一和用于控制機械手手指的舵機之間連接有電阻R16a，第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳十二和用于控制機械手手指的舵機之間連接有電阻R17a，第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳十三和用于控制機械手手指的舵機之間連接有電阻R18a，第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳十五和用于控制機械手手指的舵機之間連接有電阻R19a，第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳十六和用于控制機械手手指的舵機之間連接有電阻R20a；第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳十四和二十五接地，第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳二十八與第一電源連接；

第一舵機芯片限流電路包括電阻R2a、電阻R3a、電阻R4a，電阻R2a一端分別與端子J1a的引腳三連接，電阻R2a的另一端與第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳二十三連接；電阻R3a一端分別與端子J1a的引腳四連接，電阻R3a的另一端與第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳二十六連接，電阻R4a一端分別與端子J1a的引腳五連接，電阻R4a的另一端與第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳二十七連接；

第一防干擾電路包括電阻R10a、電阻R11a、電阻R12a、電阻R13a、電阻R14a、電阻R15a、電阻R27a、電阻R28a、R29a、電阻R30a、電阻R31a和電阻R32a，電阻R10a一端連接第二電源，另一端連接第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳一；電阻R11a一端連接第二電源，另一端連接第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳二；電阻R12a一端連接第二電源，另一端連接第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳三；電阻R13a一端連接第二電源，另一端連接第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳四；電阻R14a一端連接第二電源，另一端連接第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳五；電阻R15a一端連接第二電源，另一端連接第一舵機驅(qū)動芯片U4a的引腳二十四；電阻R27a一端連接電阻R10a的另一端，電阻R27a另一端連接地線；電阻R28a一端連接電阻R11a的另一端，電阻R28a另一端連接地線；電阻R29a一端連接電阻R12a的另一端，電阻R29a另一端連接地線；電阻R30a一端連接電阻R13a的另一端，電阻R30a另一端連接地線；電阻R31a一端連接電阻R14a的另一端，電阻R31a另一端連接地線；電阻R32a一端連接電阻R15a的另一端，電阻R32a另一端連接地線；

第一舵機顯示電路包括第一舵機顯示二極管D1a和電阻R1a，第一舵機顯示二極管D1a一端分別連接端子J1a的引腳二，舵機顯示燈D1a的另一端連接電阻R1a的一端，電阻R1a另一端連接地線；

第二舵機控制模塊包括第二舵機驅(qū)動芯片U4b、端子J2b、端子J3b、舵機電源、電容E1b、第二舵機芯片限流電路、第二防干擾電路和第二舵機顯示電路，第二舵機顯示電路一端分別與端子J3b連接，第二舵機顯示電路另一端接地線，端子J2b一端連接舵機電源，另一端連接地線；電容E1b一端連接舵機電源，另一端連接地線；端子J3b的引腳一與舵機電源連接，端子J3b的引腳2與第二電源連接；第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳六、引腳七、引腳八、引腳九、引腳十、引腳十一、引腳十二、引腳十三、引腳十五和引腳十六分別與用于控制機械手手臂的舵機相連；第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳六和用于控制機械手手臂的舵機之間連接有電阻R5b，第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳七和用于控制機械手手臂的舵機之間連接有電阻R6b，第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳八和用于控制機械手手臂的舵機之間連接有電阻R7b，第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳九和用于控制機械手手臂的舵機之間連接有電阻R8b，第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳十和用于控制機械手手臂的舵機之間連接有電阻R9b，第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳十一和用于控制機械手手臂的舵機之間連接有電阻R16b，第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳十二和用于控制機械手手臂的舵機之間連接有電阻R17b，第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳十三和用于控制機械手手臂的舵機之間連接有電阻R18b，第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳十五和用于控制機械手手臂的舵機之間連接有電阻R19b，第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳十六和用于控制機械手手臂的舵機之間連接有電阻R20b；第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳十四和二十五接地，第一舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳二十八與第一電源連接；

第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳二十七分別與端子J3b的引腳三連接，第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳二十六分別與端子J3b的引腳四連接，第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳二十三分別與端子J3b的引腳五連接；

第二舵機芯片限流電路包括電阻R2b、電阻R3b、電阻R4b、電阻R2b一端分別與端子J3b的引腳三連接，電阻R2b的另一端與第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳二十三連接；電阻R3b一端分別與端子J3的引腳四連接，電阻R3b的另一端與第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳二十六連接，電阻R4b一端分別與端子J3b的引腳五連接，電阻R4b的另一端與第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳二十七連接；

第二防干擾電路包括電阻R10b、電阻R11b、電阻R12b、電阻R13b、電阻R14b、電阻R15b、電阻R27b、電阻R28b、R29b、電阻R30b、電阻R31b和電阻R32b，電阻R10b一端都連接第二電源，另一端連接第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳一；電阻R11b一端連接第二電源，另一端連接第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳二；電阻R12b一端連接第二電源，另一端連接第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳三；電阻R13b一端連接第二電源，另一端連接第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳四；電阻R14b一端連接第二電源，另一端連接第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳五；電阻R15b一端連接第二電源，另一端連接第二舵機驅(qū)動芯片U4b的引腳二十四；電阻R27b一端連接電阻R10b的另一端，電阻R27b另一端連接地線；電阻R28b一端連接電阻R11b的另一端，電阻R28b另一端連接地線；電阻R29b一端連接電阻R12b的另一端，電阻R29b另一端連接地線；電阻R30b一端連接電阻R13b的另一端，電阻R30b另一端連接地線；電阻R31b一端連接電阻R14b的另一端，電阻R31b另一端連接地線；電阻R32b一端連接電阻R15b的另一端，電阻R32b另一端連接地線；

第二舵機顯示電路包括第二舵機顯示二極管D1b和電阻R1b，第二舵機顯示二極管D1b一端分別連接端子J3b的引腳二，舵機顯示燈D1b的另一端連接電阻R1b的一端，電阻R1b另一端連接地線；

機械手包括手臂部分和手指部分，手指部分包括十個手指，每個手指與一個用于控制機械手手指的舵機相連，手指的末端與起始端通過連接線與用于控制機械手手指的舵機相連，舵機轉(zhuǎn)動帶動手指運動，手臂部分具有兩個，每個手臂部分包括五個手臂關(guān)節(jié)部分，每個手臂關(guān)節(jié)部分與一個用于控制機械手手臂的舵機相連。