CN106041967A - 一种仿生机械手的控制装置 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • B25J15/0009—Gripping heads and other end effectors comprising multi-articulated fingers, e.g. resembling a human hand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1612—Programme controls characterised by the hand, wrist, grip control

Abstract

本发明公开了一种仿生机械手的控制装置，涉及机械手技术领域。一种仿生机械手，包括机械手腕，所述机械手腕的端部设置旋转座，所述旋转座上设置机械手掌；所述机械手掌的端部设置的五个仿生机械手指，所述机械手掌与五个仿生机械手指构成人体手掌形状，在本仿生机械手上设置的独立控制端可用角度传感器、红外景深传感器、脑电波传感器三种控制方案，处理传感器原始数据后，得到手指的运动趋势，使用统一串口通讯方式，控制仿生机械手。本发明所要解决的技术问题是提供一种灵活性好、控制有效的仿生机械手的控制装置。

Description

一种仿生机械手的控制装置
技术领域
本发明涉及机械手技术领域，尤其是涉及一种仿生机械手的控制装置。
背景技术
机器人飞速发展，已经成为工业4.0的核心技术之一，机械手是机器人与外界进行交互和操作的主要手段之一，起着不可替代的作用，特别是与人类的手一样具有通用性和灵活性的灵巧手已迫在眉睫。
当前，很多文献已经着力于机械手方面的研究，有针对具体问题的专用机械手，也有仿人手的五指机械手；比如：北航的bh系列手、清华的th系列手。但前者是针对具体操作对象而设计的专用性机械手，脱离具体目标后无法使用，无法充当机器人手这样一个高度仿生的部件；后者性能并不能满足通用、灵巧等实际需求。当然，有一些研究已经着力于仿生机械手的研究，比如国外的barretthand机械手。但是此机械手存在结构复杂，控制相对复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种灵活性好、控制有效的仿生机械手的控制装置。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种仿生机械手的控制装置，所述仿生机械手包括机械手腕，所述机械手腕的端部设置旋转座，所述旋转座上设置机械手掌；所述机械手掌的端部设置的五个仿生机械手指，所述机械手掌与五个仿生机械手指构成人体手掌形状；所述仿生机械手指与机械手掌接触端设置滑块放置孔，滑块放置孔内设置曲柄滑块；所述曲柄滑块连接第一舵机；所述第一舵机的活动端连接仿生机械手指；所述仿生机械手指包括第三指节、第二指节和第一指节，所述第三指节与第一舵机的活动端连接；所述第三指节的另一端通过转轴与第二指节通过设置针型气缸可转动连接；所述第二指节的另一端通过转轴与第一指节通过设置针型气缸铰链四缸可转动连接；所述控制装置，独立的控制端可用角度传感器、红外景深传感器、脑电波传感器三种控制方案，处理传感器原始数据后，得到手指的运动趋势，使用统一串口通讯方式，控制仿生机械手。所述角度传感器、红外景深传感器、脑电波传感器将获得的串口数据传送至控制器；所述控制器控制串口数据的角度值并将角度值转化成脉冲传送至机械手的独立下位机控制舵机的运转。
优选的，所述角度传感器将获得的串口数据传送至控制器，并转化出输出电压形成串口数据并通过导线并将串口数据输入至控制器。
优选的，所述脑电波传感器输入端设置脑电波接入口形成串口数据并通过导线并将串口数据输入至控制器。
优选的，所述红外景深传感器将信号转化成串口数据并通过导线并将串口数据输入至控制器。
优选的，所述控制器为Atmega2560单片机。
本发明采用仿人手的五指机械手的纯机械结构仿生模拟构成，其灵活度高，抓取力强。通过在各个手指节连接处设置传感器，可以对实时数据进行监控，再通过控制器的处理可以有效的控制仿生机械手的制动。
附图说明
图1是本发明中仿生机械手的结构示意图；
图2是本发明一种仿生机械手的控制装置的控制逻辑图；
其中，1、机械手腕，2、旋转座，3、机械手掌，4、仿生机械手指，5、舵机，6、曲柄滑块，7、转轴，8、第一指节，9、第二指节，10、第三指节、11.曲柄连杆、12.针型气缸、13.铰链四缸、14.机械手下位机。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
下面结合附图1、2详细说明本发明的优选实施方式：：一种仿生机械手的控制装置，所述仿生机械手包括机械手腕1，所述机械手腕1的端部设置旋转座2，所述旋转座2上设置机械手掌3；所述机械手掌3的端部设置的五个仿生机械手指4，所述机械手掌3与五个仿生机械手指4构成人体手掌形状；所述仿生机械手指4与机械手掌3接触端设置滑块放置孔5，滑块放置孔5内设置曲柄滑块6；所述曲柄滑块6连接曲柄连杆11；所述曲柄连杆11的活动端连接仿生机械手指4。本发明中采用的仿生机械手指4包括第三指节10、第二指节9和第一指节8，所述第三指节10与曲柄连杆11的活动端连接；所述第三指节10的另一端通过转轴7与第二指节9通过设置针型气缸12可转动连接；所述第二指节9的另一端通过转轴7与第一指节8通过设置铰链四缸13可转动连接。
本仿生机械手的控制装置包括设置在曲柄滑块6处的机械手下位机14、设置在第三指节10与第二指节9连接端的机械手下位机14和设置在第二指节9与第一指节8连接端的机械手下位机14；所述机械手下位机14将获得的串口数据传送至控制器；所述控制器控制串口数据的角度值并将角度值转化成脉冲传送至分别设置在所述曲柄连杆11、针型气缸12和铰链四缸13的独立下位机控制曲柄连杆11、针型气缸12和铰链四缸13的运转。在本发明中采用的控制器为Atmega2560单片机。
作为本发明的一种具体实施方式，本发明中采用的角度传感器监测弯曲角度并转化出输出电压形成串口数据并通过导线并将串口数据输入至控制器。
作为本发明的一个具体实施方式，本发明中采用的脑电波传感器的输入端设置脑电波接入口形成串口数据并通过导线并将串口数据输入至控制器。
作为本发明的一个具体实施方式，本发明中采用的红外景深传感器将信号转化成串口数据并通过导线并将串口数据输入至控制器。
本发明采用仿人手的五指机械手的纯机械结构仿生模拟构成，其灵活度高，抓取力强。通过在各个手指节连接处设置传感器，可以对实时数据进行监控，再通过控制器的处理可以有效的控制仿生机械手的制动。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种仿生机械手的控制装置，所述仿生机械手包括机械手腕，所述机械手腕的端部设置旋转座，所述旋转座上设置机械手掌；所述机械手掌的端部设置的五个仿生机械手指，所述机械手掌与五个仿生机械手指构成人体手掌形状；其特征在于：所述仿生机械手指与机械手掌接触端设置滑块放置孔，滑块放置孔内设置曲柄滑块；所述曲柄滑块连接第一舵机；所述第一舵机的活动端连接仿生机械手指；所述仿生机械手指包括第三指节、第二指节和第一指节，所述第三指节与第一舵机的活动端连接；所述第三指节的另一端通过转轴与第二指节通过设置针型气缸可转动连接；所述第二指节的另一端通过转轴与第一指节通过设置针型气缸铰链四缸可转动连接；独立的控制端可用角度传感器、红外景深传感器、脑电波传感器三种控制方案，处理传感器原始数据后，得到手指的运动趋势，使用统一串口通讯方式，控制仿生机械手。
2.根据权利要求1所述的仿生机械手的控制装置，其特征在于：所述控制端为弯曲传感器监测弯曲角度并转化出输出电压形成串口数据并通过导线并将串口数据输入至控制器。
3.根据权利要求1所述的仿生机械手的控制装置，其特征在于：所述控制端为脑电波接入口形成串口数据并通过导线并将串口数据输入至控制器。
4.根据权利要求1所述的仿生机械手的控制装置，其特征在于：所述控制端为景深传感器将控制端密集点云转化为手指向量，得出运动趋势与手指角度值，转化为串口数据，并通过导线并将串口数据输入至控制器。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的仿生机械手的控制装置，其特征在于：所述控制器为Atmega2560单片机。
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