[發(fā)明專利]一種欠驅(qū)仿生靈巧手、系統(tǒng)及其控制方法

在審

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• 申請日: 2023-04-11
• 公開（公告）號: CN116394282A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設計）人: 王崢宇;陳耀軒;張立;周子堯;王梓杭;陳維巖;陳浪;朱傳彪;梅杰;陳定方;陳昆
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/02;B25J9/10
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 周雙

1.一種欠驅(qū)仿生靈巧手，其特征在于，包括一個手掌、五個手指、控制板以及通過螺紋螺孔安裝在所述手掌背面的舵機，所述五個手指為與所述手掌連接的拇指、食指、中指、無名指和小拇指；

其中，所述拇指包括關(guān)節(jié)、驅(qū)動手指彎曲的腱繩、依次通過圓柱銷連接的掌骨、近端指骨和遠端指骨；所述食指、所述中指、所述無名指和所述小拇指的結(jié)構(gòu)相同，均包括關(guān)節(jié)、驅(qū)動手指彎曲的腱繩、依次通過所述圓柱銷連接的遠端指節(jié)、中間指節(jié)和近端指節(jié)；在所述拇指與所述手掌連接的掌指關(guān)節(jié)處設置有指根行程限制器，在所述食指、所述中指、所述無名指和所述小拇指與手掌連接的掌指關(guān)節(jié)處、所述中間指節(jié)以及所述遠端指節(jié)均設置有所述指根行程限制器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠驅(qū)仿生靈巧手，其特征在于，所述拇指的掌指關(guān)節(jié)處的軸線相對于腕掌關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)處軸線作預設角度的旋轉(zhuǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠驅(qū)仿生靈巧手，其特征在于，所述腱繩的繞線方式為達芬奇式配合帶輪式。

4.一種欠驅(qū)仿生靈巧手系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-3任一項所述的欠驅(qū)仿生靈巧手，還包括傳感模塊和主控模塊；

其中，所述主控模塊分別與所述欠驅(qū)仿生靈巧手以及所述傳感模塊連接；

所述傳感模塊用于對人手做出的手勢動作進行檢測，得到手勢運動數(shù)據(jù)并將所述手勢運動數(shù)據(jù)進行存儲；

所述主控模塊用于提取解析所述手勢運動數(shù)據(jù)，并通過預設手勢識別算法對所述手勢運動數(shù)據(jù)進行優(yōu)化，得到控制參數(shù)，將所述控制參數(shù)轉(zhuǎn)化為控制信號后輸出；

所述欠驅(qū)仿生靈巧手用于接收所述控制信號，并根據(jù)所述控制信號生成相應驅(qū)動信號，驅(qū)動舵機運行，控制所述欠驅(qū)仿生靈巧手的手指進行相應操作。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的欠驅(qū)仿生靈巧手系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感模塊包括兩個高幀率深度攝像頭、三個紅外發(fā)射器和一個紅外濾光片。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的欠驅(qū)仿生靈巧手系統(tǒng)，其特征在于，所述主控模塊為上位機。

7.一種欠驅(qū)仿生靈巧手控制方法，應用于如權(quán)利要求4-6任一項所述的欠驅(qū)仿生靈巧手系統(tǒng)，其特征在于，所述欠驅(qū)仿生靈巧手控制方法包括以下步驟：

基于傳感模塊對人手做出的手勢動作進行檢測，得到手勢運動數(shù)據(jù)并將所述手勢運動數(shù)據(jù)進行存儲；

采用主控模塊提取解析所述手勢運動數(shù)據(jù)，并通過預設手勢識別算法模型對所述手勢運動數(shù)據(jù)進行優(yōu)化，得到控制參數(shù)；

將所述控制參數(shù)轉(zhuǎn)化為控制信號；

通過所述欠驅(qū)仿生靈巧手用于接收所述控制信號，并根據(jù)所述控制信號生成相應驅(qū)動信號，驅(qū)動舵機運行，控制所述欠驅(qū)仿生靈巧手的手指進行相應操作。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的欠驅(qū)仿生靈巧手控制方法，其特征在于，所述基于傳感模塊對人手做出的手勢動作進行檢測，得到手勢運動數(shù)據(jù)并將所述手勢運動數(shù)據(jù)進行存儲的步驟包括：

基于傳感模塊對人手做出的手勢動作進行檢測，獲得手部運動的坐標數(shù)據(jù)、手部運動速度數(shù)據(jù)以及手部運動加速度數(shù)據(jù)；

將所述坐標數(shù)據(jù)、所述手部運動數(shù)據(jù)以及所述手部運動加速度數(shù)據(jù)存儲至所述傳感模塊的SDK文件中。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的欠驅(qū)仿生靈巧手控制方法，其特征在于，將所述控制參數(shù)轉(zhuǎn)化為控制信號后輸出的步驟包括：

根據(jù)所述控制參數(shù)驅(qū)動虛擬靈巧手運動；

根據(jù)所述虛擬靈巧手的動作所需驅(qū)動器參數(shù)輸出相應控制信號。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的欠驅(qū)仿生靈巧手控制方法，其特征在于，所述虛擬靈巧手與所述欠驅(qū)仿生靈巧手保持映射關(guān)系。