CN106217396A - 基于触觉控制的智能助力系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于触觉控制的智能助力系统，其技术特点是：包括主控箱体、助力臂组、平衡臂、活动关节、接近传感器组、助力端和压力传感器组，助力臂组由多个助力臂并通过活动关节连接构成，助力臂组两外侧的助力臂分别通过活动关节连接主控机箱和助力端，平衡臂与主控机箱相连接，压力传感器组分布在助力端或活动关节处，主控机箱内安装有神经元网络模块和伺服动力机组，接近传感器组和压力传感器组连接与神经元网络模块相连接。本发明通过人手触摸压力传感器组感知人手的运动方向和力度,判断人的意向,从而控制伺服动力机组对物体施加力的作用，有效地放大了人手的力量,从而协助人们移动超出自己控制能力范围的物体。

Description

基于触觉控制的智能助力系统

技术领域

本发明涉及人工操作的助力系统，具体涉及一种基于触觉控制的智能助力系统。

背景技术

工业技术的发展极大地促进了社会经济的发展，对工作效率的提高有更多的需求。事实上，大量频繁的重物搬运是提高工作效率的极大障碍。虽然平衡吊的利用节省了大量的人力，很大程度上改善了劳动条件，但是，这一切只能在特定的安装环境里工作，对运行环境有一定限制。注意到平衡吊灵活的空间微力移动方式确实给操作人员带来了很大的好处，但条件是必须先将物体起吊，所以整个过程较死板,自动化程度低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、精度高且使用方便的基于触觉控制的智能助力系统。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于触觉控制的智能助力系统，包括主控箱体、助力臂组、平衡臂、活动关节、接近传感器组、助力端和压力传感器组，所述助力臂组由多个助力臂并通过活动关节连接构成，助力臂组两外侧的助力臂分别通过活动关节连接主控机箱和助力端，所述平衡臂与主控机箱相连接，所述压力传感器组分布在助力端或活动关节处，该压力传感器组的输出端与主控箱体内的神经元网络模块相连接；所述接近传感器组安装在助力臂上并与主控箱体内的神经元网络模块相连接；所述主控机箱内安装有神经元网络模块和伺服动力机组，该神经元网络模块与驱动伺服动力机组相连接用于控制伺服动力机组工作。

所述助力臂组为一组或两组，助力臂组两外侧的助力臂分别通过活动关节连接主控机箱和助力端。

所述平衡臂为多个，多个平衡臂通过活动关节连接在一起。

所述接近传感器组、压力传感器组均通过RS232接口与神经元网络模块相连接。

所述活动关节采用万向关节。

本发明的优点和积极效果是：

本发明设计合理，其通过人手触摸压力传感器组,使系统感知人手的运动方向和力度,判断人的意向,从而控制伺服动力机组对物体施加力的作用，从而使人感觉象自己亲自拿起或移动了原本自己直接用手不可能移动或不方便移动的物体。本发明有效地放大了人手的力量,并有稍稍用力的感觉，从而协助人们移动超出自己控制能力范围的物体。

附图说明

图1是本发明的系统连接示意图；

图2是本发明的两组助力臂系统连接示意图；

图3是本发明的系统原理图；

图4是本发明的数据处理流程图；

其中，1-压力传感器组，2-接近传感器组，3-助力臂组，4-主控机箱，5-平衡臂，6-活动关节，7-助力端。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种基于触觉控制的智能助力系统，如图1至图3所示，包括主控箱体4、助力臂组3、平衡臂5、活动关节6、接近传感器组2、助力端7和压力传感器组1。所述助力臂组由多个助力臂连接构成，助力臂组可以有一组或两组。图2给出的是由两组助力臂构成的智能助力系统，每组助力臂组内的助力臂之间通过活动关节连接在一起，助力臂组两外侧的助力臂分别通过活动关节连接主控机箱和助力端，在本实施例中，活动关节采用万向关节。所述平衡臂包括多个，多个平衡臂通过活动关节连接在一起，最外侧的平衡臂与主控机箱相连接，平衡臂可通过重力或压力等对助力臂的输出力做动平衡，保持主控箱体的稳定性。所述压力传感器组分布在助力端或活动关节处，目的是获取人手用力的方向和大小，该压力传感器组的输出端通过RS232串口与主控箱体内的神经元网络模块相连接。所述接近传感器组安装在助力臂上，助力臂上的接近传感器组可避免助力臂与附近的其他物体相撞，这种多关节结构且安装接近传感器的灵活助力臂不会对操作形成路线的障碍，也不会对人造成影响。在主控机箱内安装有神经元网络模块和伺服动力机组，神经元网络模块通过RS232接口与压力传感器组、接近传感器组相连接，该神经元网络模块与驱动伺服动力机组相连接用于控制伺服动力机组工作。神经元网络模块能够接收各种传感器信号，并计算伺服动力机组的动作方式，神经元网络模块内置有神经网络算法，该神经网络算法采用BP算法，其利用实际采集到的传感器数据样本进行训练。

如图4所示，本发明的工作过程为：神经元网络模块通过压力传感器组感知人手所施加的压力,通过神经网络算法计算出人手用力的方向,再通过伺服动力机组驱动助力臂组动作,完成目标物体的抓取。当人手松开时,系统保持原有姿势不变，所持有的目标物体不会立即掉落,防止人手误操作造成危险，只有反向操作才能确认松开目标物体。

本发明的使用方法如下：

(1)操作人员用手触摸压力传感器组,助力臂可随着人用力的方向移动。使用这种方法可以引导助力臂移动到物体附近的适当位置。

(2)调整触摸的压力大小和方向,使助力臂对物体施加相同方向和预定倍数的压力。

(3)当压力达到一定的大小时,物体可以克服各种阻止它运动的力而随人的意愿移动。

(4)两个以上助力臂协作可实现抓起物体的操作。

(5)如果设置两个助力臂同步运动,人手控制点与目标物体就可以在不同的助力臂上，实现触觉控制位置与目标物体的分离。这时如果两个助力臂大小或运动比例不同，就可以实现超大物体或超小物体的触觉操作。如果两个助力臂在不同的局部环境中，就可以协助人在适宜的局部环境中操作恶劣环境中的目标物体。

通过上述步骤，可以实现对目标物体的触觉控制方式的移动或抓取操作。选择灵活的多关节助力臂可协助人手实现物体在空中的翻转侧移等复杂动作。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种基于触觉控制的智能助力系统，其特征在于：包括主控箱体、助力臂组、平衡臂、活动关节、接近传感器组、助力端和压力传感器组，所述助力臂组由多个助力臂并通过活动关节连接构成，助力臂组两外侧的助力臂分别通过活动关节连接主控机箱和助力端，所述平衡臂与主控机箱相连接，所述压力传感器组分布在助力端或活动关节处，该压力传感器组的输出端与主控箱体内的神经元网络模块相连接；所述接近传感器组安装在助力臂上并与主控箱体内的神经元网络模块相连接；所述主控机箱内安装有神经元网络模块和伺服动力机组，该神经元网络模块与驱动伺服动力机组相连接用于控制伺服动力机组工作。

2.根据权利要求1所述的基于触觉控制的智能助力系统，其特征在于：所述助力臂组为一组或两组，助力臂组两外侧的助力臂分别通过活动关节连接主控机箱和助力端。

3.根据权利要求1所述的基于触觉控制的智能助力系统，其特征在于：所述平衡臂为多个，多个平衡臂通过活动关节连接在一起。

4.根据权利要求1至3任一项所述的基于触觉控制的智能助力系统，其特征在于：所述接近传感器组、压力传感器组均通过RS232接口与神经元网络模块相连接。

5.根据权利要求1至3任一项所述的基于触觉控制的智能助力系统，其特征在于：所述活动关节采用万向关节。