CN105773642B - 一种机械手手势遥控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机械手手势遥控系统，包括穿戴式手套遥控器，汇聚节点，控制终端，机械手，穿戴式手套遥控器发出动作指令，传输至汇聚节点，汇聚节点完成数据的汇集和通讯信号转换，通过EarthCat总线系统将数据传输至控制终端，通过控制终端控制机械手的运动。本发明机械手的手势遥控器大大提高流水生产作业的严谨、快速、高效，帮助企业提高劳动生产效率，解决我国技术劳动力严重缺乏的现象，提高我国工业生产自动化、智能化，替代人力劳动去从事单调乏味、重复或繁重的体力劳动工作；同时大大简化那些行动不便的人的行为活动，让他们在没有人照顾的情况下，同样可以很轻松的独立生活。

Description

一种机械手手势遥控系统
技术领域
本发明涉及一种手势遥控系统，尤其涉及一种机械手手势遥控系统。
背景技术
手势遥控器是指以手势移动轨迹或者摆出不同的手势动作来实现对目标的控制。现有的手势遥控器主要用于遥控电视机，现有的研究方向主要是在智能型居家环境，通过手势命令以实现对各种机械装置的操作、操控，同时也可让行动不便的人自由的操控身边的电器、机械或病床。很多身体残疾或行动不便的人或病人，在没有别人帮助的情况下，要实现身边物品的抓取、电器设备的控制等都非常困难，甚至会让他们在执行这一事件时非常痛苦，因此，需要一种辅助实现物品抓取、电器操控、病床控制的设备。
并且，随着互联网技术的快速发展，人机互动的方式也由传统的单一模式变得多样化，更具人性化。目前提高我国工业生产自动化、智能化已成为必然的发展趋势。而要能够替代人力劳动去从事单调乏味、重复或繁重的体力劳动工作，智能机械手的设计研究以及让其应用于自动化生产线将势在必行。在流水生产作业上面，对于那些复杂而庞大的机械设备，简化操作方式，简化生产作业现场，实现人机交互尤其必要。设计机械手的手势遥控器将大大提高流水生产作业的严谨、快速、高效，帮助企业提高劳动生产效率，解决我国技术劳动力严重缺乏的现象。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种能用于提高气压劳动生产效率，辅助实现多种功能的机械手手势遥控系统。
为达到上述目的，本发明所采用的技术手段是：一种机械手手势遥控系统，包括穿戴式手套遥控器，汇聚节点，控制终端，机械手，穿戴式手套遥控器发出动作指令，传输至汇聚节点，汇聚节点完成数据的汇集和通讯信号转换，通过EarthCat总线系统将数据传输至控制终端，通过控制终端控制机械手的运动。
进一步的，所述机械手手势遥控系统还包括语音控制单元和移动车，所述机械手安装在移动车上，语音控制单元连接控制终端，安装在控制终端或移动车上；或语音控制单元的接收端安装在穿戴式手套遥控器上。
进一步的，所述汇聚节点由发送节点和接收节点，或发送节点、中继器、接收节点组成。
进一步的，所述穿戴式手套遥控器包括用于穿戴的手套，分别安装在手套5个手指内的5个柔性传感器，安装在手套背面正上方的三轴加速度计，安装在手套内的数据检测节点和安装在手套内的信息传输节点；所述柔性传感器模拟出手指关节的弯曲角度，三轴加速度计模拟出手臂的旋转角度，数据检测节点采集由柔性传感器和三轴加速度计传输的信号，通过信息传输节点发送至汇聚节点。
更进一步的，所述柔性传感器通过具有表面应力感应的电阻材料接收应力弯曲变形时，表面阻值发生变化的值，弯曲程度越大，电阻值越大。
更进一步的，所述三轴加速度计输出双轴0～360°的角。
更进一步的，所述柔性传感器和三轴加速度计以分簇的形式构成网络，通过簇间多跳方式进行数据传输。
进一步的，所述穿戴式手套遥控器与汇聚节点通过ZigBee无线通信进行连接。
本发明的有益效果是：机械手的手势遥控器大大提高流水生产作业的严谨、快速、高效，帮助企业提高劳动生产效率，解决我国技术劳动力严重缺乏的现象。提高我国工业生产自动化、智能化，替代人力劳动去从事单调乏味、重复或繁重的体力劳动工作；同时大大简化那些行动不便的人的行为活动，让他们在没有人照顾的情况下，同样可以很轻松的独立生活。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述。
图1为本发明的实施例1的结构示意图；
图2为本发明的实施例2的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种机械手手势遥控系统，包括穿戴式手套遥控器，汇聚节点，控制终端，机械手，穿戴式手套遥控器发出动作指令，传输至汇聚节点，汇聚节点完成数据的汇集和通讯信号转换，通过EarthCat总线系统将数据传输至控制终端，通过控制终端控制机械手的运动。
所述汇聚节点由发送节点和接收节点，或发送节点、中继器、接收节点组成。
所述穿戴式手套遥控器包括用于穿戴的手套，分别安装在手套5个手指内的5个柔性传感器，安装在手套背面正上方的三轴加速度计，安装在手套内的数据检测节点和安装在手套内的信息传输节点；所述柔性传感器模拟出手指关节的弯曲角度，三轴加速度计模拟出手臂的旋转角度，数据检测节点采集由柔性传感器和三轴加速度计传输的信号，通过信息传输节点发送至汇聚节点。
穿戴式手套遥控器由三轴加速度计、柔性传感器、ZigBee无线发射部分以及电池构成。手势控制的原理是通过在手套的5个手指内部嵌入5个柔性传感器来模拟出手指关节的弯曲角度，让操作人可以远距离实现机械手的操控；使用1个三轴加速计置于手套背面正上方模拟出人的手臂的旋转角度，以选取合理的控制角度，实现人机交互，真正的简单化人的行为活动；最后经ZigBee无线将数据传输至机械手的控制板，电池采用3200mA的锂电池供电。
所述柔性传感器通过具有表面应力感应的电阻材料接收应力弯曲变形时，表面阻值发生变化的值，弯曲程度越大，电阻值越大。
所述三轴加速度计输出双轴0～360°的角。
所述柔性传感器和三轴加速度计以分簇的形式构成网络，通过簇间多跳方式进行数据传输。
所述穿戴式手套遥控器与汇聚节点通过ZigBee无线通信进行连接。
实施例1用于工业生产中，能够替代人力劳动去从事单调乏味、重复或繁重的体力劳动工作，在流水生产作业上面，对于那些复杂而庞大的机械设备，简化操作方式，简化生产作业现场，实现人机交互尤其必要。设计机械手的手势遥控器大大提高流水生产作业的严谨、快速、高效，帮助企业提高劳动生产效率，解决我国技术劳动力严重缺乏的现象。
实施例2
如图2所示，所述机械手手势遥控系统还包括语音控制单元和移动车，所述机械手安装在移动车上，语音控制单元连接控制终端，安装在控制终端或移动车上；或语音控制单元的接收端安装在穿戴式手套遥控器上。
本实施例在实施例1的基础上，增加语音控制和移动车，利用三轴加速度计与柔性传感器，结合ZigBee无线通信与语音控制技术，实现基于手势控制机械手的各个“关节”行为。语音控制单元采用一款“语音识别”专用芯片LD3320，LD3320语音识别模块与单片机相接置于小车上，在2～8米的范围内，使用者只要通过语言说出设定好的语音关键词，比如向左，向右，左转60度等等，小车根据使用者的语言做相应的动作，完成与待实现动作的物品间的距离调整。
而后由机械手与移动车组合动作，移动车负责使用者的完成语音指令，将机械手搬运到被操作对象的位置附近；机械手主要是在当移动车将它搬运到目标位置时，完成操控者由穿戴式手套遥控器发送而来的手势命令动作，以完成家用生活用具或家用电器等设备的操控。
本发明以CC2530片上系统作为整个系统的数据传输工具，采用高可靠的ZigBee无线数传网络。由穿戴式手套遥控器发送节点完成柔性传感器和三轴加速度计的数据采集、数据融合和转发的功能。接收节点完成数据的汇集和无线与有线信号的转换，实现EarthCat总线接入，传入机械手的控制终端，传感器节点以分簇的形式构成网络，通过簇间多跳方式，最终实现整个网络覆盖范围的穿戴式手套遥控器控制机械手的运作。
从本发明的上述实施例可以看出，本发明所公开的技术特征的应用，使得机械手的手势遥控器大大提高流水生产作业的严谨、快速、高效，帮助企业提高劳动生产效率，解决我国技术劳动力严重缺乏的现象。提高我国工业生产自动化、智能化，替代人力劳动去从事单调乏味、重复或繁重的体力劳动工作；同时大大简化那些行动不便的人的行为活动，让他们在没有人照顾的情况下，同样可以很轻松的独立生活。
本发明所公开的实施例只是对本发明的技术方案的解释，不能作为对本发明内容的限制，本领域技术人员在本发明基础上的简单变更，依然在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种机械手手势遥控系统，其特征在于：包括穿戴式手套遥控器，汇聚节点，控制终端，机械手，穿戴式手套遥控器发出动作指令，传输至汇聚节点，汇聚节点完成数据的汇集和通讯信号转换，通过EarthCat总线系统将数据传输至控制终端，通过控制终端控制机械手的运动；还包括语音控制单元和移动车，所述机械手安装在移动车上，语音控制单元连接控制终端，安装在控制终端或移动车上；或语音控制单元的接收端安装在穿戴式手套遥控器上；所述穿戴式手套遥控器包括用于穿戴的手套，分别安装在手套5个手指内的5个柔性传感器，安装在手套背面正上方的三轴加速度计，安装在手套内的数据检测节点和安装在手套内的信息传输节点；所述柔性传感器模拟出手指关节的弯曲角度，三轴加速度计模拟出手臂的旋转角度，数据检测节点采集由柔性传感器和三轴加速度计传输的信号，通过信息传输节点发送至汇聚节点；所述柔性传感器通过具有表面应力感应的电阻材料接收应力弯曲变形时，表面阻值发生变化的值，弯曲程度越大，电阻值越大；所述三轴加速度计输出双轴0～360°的角；所述柔性传感器和三轴加速度计以分簇的形式构成网络，通过簇间多跳方式进行数据传输；所述穿戴式手套遥控器与汇聚节点通过ZigBee无线通信进行连接。
2.根据权利要求1所述的机械手手势遥控系统，其特征在于：所述汇聚节点由发送节点和接收节点，或发送节点、中继器、接收节点组成。
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