CN108189052A - 一种同步无线操控机械手的柔性可穿戴手势遥控系统 - Google Patents

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吴幸
谢馨莹
金融
江斌
黄磊
姚畅
高源�
王健生
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/006—Controls for manipulators by means of a wireless system for controlling one or several manipulators
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/014—Hand-worn input/output arrangements, e.g. data gloves
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    • H04B—TRANSMISSION
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Abstract

本发明公开了一种同步无线操控机械手的柔性可穿戴手势遥控系统，包括机械手、可穿戴手套、发射器、控制器及接收器，本发明采用在可穿戴手套上设置舵机传感器及发射器，在机械手上设置接收器，通过控制器接收发射器的模拟信息，对信息进行模数转换并向接收器发送数字信息，接收器由多路驱动器分别控制由数字电机驱动的舵机，从而实现可穿戴手套无线同步遥控机械手的目的。具有结构简单，操作简便灵活且便于实现对机械手精确控制的特点。

Description

一种同步无线操控机械手的柔性可穿戴手势遥控系统
技术领域
本发明涉及传感器及机器人技术领域，尤其是一种同步无线操控机械手的柔性可穿戴手势遥控系统。
背景技术
进入21世纪以来，物联网这一概念被广泛提及，相关软硬件的开发如火如荼地不断开发中。与此同时，自动机械手的设备作为产业自动化潮流中越来越受到青睐，具有控制简单、运动迅速、可靠性高、节能环保的机械手，目前已经在各行业得到了广泛应用。应用机械手能改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低成本，有着十分重要的意义。无线操控机械手在推动家用或是医用物联网发展方面具有积极的意义。
现有技术在操控机械手方面，为实现机械手运动的精准操控多采用程序控制，存在的问题是，编程复杂、改变程序费时费力，而对于模拟操控的机械手，极大地简化了编程程序，但对模拟传感器提出了较高的要求，由于模拟传感器是模拟信号生成的关键所在，如何采用复合材料，借助材料的力学性能及电性能，制成模拟传感器，实现由人体运动发出模拟信号，通过模数转换，最后实现由数字信号精准操控机械手的目的，将为模拟操控机械手开辟出一条新的途径。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种一种同步无线操控机械手的柔性可穿戴手势遥控系统，本发明采用在可穿戴手套上设置舵机传感器及发射器，在机械手上设置接收器，通过控制器接收发射器的模拟信息，对信息进行模数转换并向接收器发送数字信息，接收器由多路驱动器分别控制由数字电机驱动的舵机，从而实现可穿戴手套无线同步遥控机械手的目的。具有结构简单，操作简便灵活且便于实现对机械手精确控制的特点。
实现本发明目的的具体技术方案是：
一种同步无线操控机械手的柔性可穿戴手势遥控系统，特点是它包括机械手、可穿戴手套、发射器、控制器及接收器，所述机械手为设有五个手指，每个手指上设有与正常人手指相同的关节数，且每个关节上均设有数字电机驱动的舵机；
所述可穿戴手套由柔性材料制成，其上设有五个手指，每个手指上设有与机械手对应的关节数，且每个关节上均设有舵机传感器；
所述发射器由多路传感器接点及蓝牙信号发射端口构成；
所述接收器由多路驱动器及蓝牙信号接收端口构成；
控制器由单片机及内设的模数转换模块、蓝牙接收模块及蓝牙发射模块构成；
所述发射器设于可穿戴手套的手背上，发射器的多路传感器接点分别与可穿戴手套的各个舵机传感器连接；
所述接收器设于机械手的手臂上，接收器的多路驱动器分别与机械手的舵机连接；
所述发射器与控制器的蓝牙接收模块无线连接；
所述接收器与控制器的蓝牙发射模块无线连接。
所述的舵机传感器为聚酰亚胺柔性膜与压敏材料复合而成的柔性压阻材料制成。
本发明采用在可穿戴手套上设置舵机传感器及发射器，在机械手上设置接收器，通过控制器接收发射器的模拟信息，对信息进行模数转换并向接收器发送数字信息，接收器由多路驱动器分别控制由数字电机驱动的舵机，从而实现可穿戴手套无线同步遥控机械手的目的。具有结构简单，操作简便灵活且便于实现对机械手精确控制的特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
参阅图1，本发明包括机械手1、可穿戴手套2、发射器3、控制器4及接收器5，所述机械手1为设有五个手指，每个手指上设有与正常人手指相同的关节数，且每个关节上均设有数字电机驱动的舵机11。
所述可穿戴手套2由柔性材料制成，其上设有五个手指，每个手指上设有与机械手1对应的关节数，且每个关节上均设有舵机传感器21。
所述发射器3由多路传感器接点31及蓝牙信号发射端口32构成。
所述接收器5由多路驱动器51及蓝牙信号接收端口52构成。
控制器4由单片机42及内设的模数转换模块43、蓝牙接收模块44及蓝牙发射模块45构成。
参阅图1，所述发射器3设于可穿戴手套2的手背上，发射器3的多路传感器接点31分别与可穿戴手套2的各个舵机传感器21连接。
所述接收器5设于机械手1的手臂上，接收器5的多路驱动器51分别与机械手1的舵机11连接。
所述发射器3与控制器4的蓝牙接收模块44无线连接。
所述接收器5与控制器4的蓝牙发射模块45无线连接。
所述的舵机传感器21为聚酰亚胺柔性膜与压敏材料复合而成的柔性压阻材料制成。
实施例
参阅图1，将可穿戴手套2套在操控人员的手上，当操控人员做出手势动作或拿取物品的动作时，由于可穿戴手套2的各个舵机传感器21分别与发射器3的多路传感器接点31相连，操控人员手势的动作经每个手指及每个关节信息通过设于关节上的舵机传感器21分别传递至多路传感器接点31，并通过发射器3蓝牙信号发射端口32向控制器4发出。
当控制器4的蓝牙接收模块44接收到来自发射器3的模拟信息，该信息经由单片机42运算处理并经模数转换模块43转换为数字信息，由蓝牙发射模块45发送至接收器5；
由于接收器5设于机械手1的手臂上，当接收器5接收到来自蓝牙发射模块45的数字信息，并将数字信息分别传输至多路驱动器51，由多路驱动器51分别控制由数字电机驱动的舵机11，由于舵机11设在机械手1手指的每个关节上，使得机械手1的每个关节及每个手指均能按操控人员的每个关节及每个手指做出的动作同步完成，从而实现通过可穿戴手套2无线同步遥控机械手1的目的。
本发明的舵机传感器21由柔性压阻材料制成，当可穿戴手套2的手指及关节弯曲变形时，关节的弯曲部位会产生对应的应变，使柔性压阻材料内部导电粒子的间距发生改变，从而导致舵机传感器21电阻的变化，该电阻的变化信息即构成操控人员手势动作发出的关节信息。

Claims (2)

1.一种同步无线操控机械手的柔性可穿戴手势遥控系统，其特征在于，它包括机械手（1）、可穿戴手套（2）、发射器（3）、控制器（4）及接收器（5），所述机械手（1）为设有五个手指，每个手指上设有与正常人手指相同的关节数，且每个关节上均设有数字电机驱动的舵机（11）；
所述可穿戴手套（2）由柔性材料制成，其上设有五个手指，每个手指上设有与机械手（1）对应的关节数，且每个关节上均设有舵机传感器（21）；
所述发射器（3）由多路传感器接点（31）及蓝牙信号发射端口（32）构成；
所述接收器（5）由多路驱动器（51）及蓝牙信号接收端口（52）构成；
控制器（4）由单片机（42）及内设的模数转换模块（43）、蓝牙接收模块（44）及蓝牙发射模块（45）构成；
所述发射器（3）设于可穿戴手套（2）的手背上，发射器（3）的多路传感器接点（31）分别与可穿戴手套（2）的各个舵机传感器（21）连接；
所述接收器（5）设于机械手（1）的手臂上，接收器（5）的多路驱动器（51）分别与机械手（1）的舵机（11）连接；
所述发射器（3）与控制器（4）的蓝牙接收模块（44）无线连接；
所述接收器（5）与控制器（4）的蓝牙发射模块（45）无线连接。
2.根据权利要求1所述的柔性可穿戴手势遥控系统，其特征在于，所述舵机传感器（21）为聚酰亚胺柔性膜与压敏材料复合而成的柔性压阻材料制成。
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