CN112623732A - 一种基于量子通信的远程控制夹取装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于量子通信的远程控制夹取装置及方法，包括底座，所述底座的下方固定安装行驶轮，底座的上方分别固定安装第一电机、滑动组件和控制器，滑动组件的右侧固定连接机械臂，机械臂的下方固定设置有夹取组件。本发明的基于量子通信的远程控制夹取装置及方法，启动控制器由量子通信模块对终端控制模块和夹取控制模块下达夹取目标指令，对目标信息处理分析并确认机械臂的运动轨迹，控制器收集到信息后对机械臂进行远程控制，由控制器驱动第一电机和第二电机使机械臂进行升降和左右的运动，由夹取组件完成夹取任务，达到具有不需要操作者在现场即可智能方便快捷精准的对目标进行远程控制夹取，提高了工作效率，降低了人工成本的效果。

Description

一种基于量子通信的远程控制夹取装置及方法

技术领域

本发明涉及夹取技术领域，特别涉及一种基于量子通信的远程控制夹取装置及方法。

背景技术

量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式，量子通讯是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等，近来这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。夹取装置是实现抓取、搬运物件或操作工具的装置，市面上的夹取装置，大部分需要人工到现场进行操作，且不具备基于量子通信远程控制的作用，对于一些难度较高或临时紧急的夹取工作，并不能及时解决，降低了工作效率，且大部分远程控制的夹取装置不够智能化和精准性差，使用起来十分不便，针对这些缺陷，从而设计出一种基于量子通信的远程控制夹取装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于量子通信的远程控制夹取装置及方法，具有不需要操作者在现场即可智能方便快捷精准的对目标进行远程控制夹取，提高了工作效率，降低了人工成本的优点，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于量子通信的远程控制夹取装置，包括底座，所述底座的下方固定安装有行驶轮，底座的上方分别固定安装有第一电机、滑动组件和控制器，滑动组件的顶部固定设置有摄像头，滑动组件的右侧固定连接有机械臂，机械臂的下方固定设置有夹取组件。

进一步地，滑动组件包括套筒，套筒的一侧与机械臂固定连接，套筒套设于滑杆上，且滑杆的一端与底座固定连接，滑杆的另一端固定设置有限位块，且摄像头固定设置于限位块的上方。

进一步地，机械臂内开设有滑槽，滑槽的内部固定设置有丝杆，丝杆的一端与第二电机的输出端连接，且丝杆上设有滑块，滑块通过L型杆与夹取组件固定连接。

进一步地，夹取组件包括安装板，安装板内部固定连接有推杆，推杆的另一端固定连接有调节板，调节板的两侧均铰接有第一连接杆，第一连接杆的另一端铰接有夹板，夹板的中间铰接有第二连接杆，第二连接杆的另一端铰接于安装板的下端，夹板一侧固定连接有夹取头，夹取头的一侧设有凸起，夹取头和凸起之间设有弹性缓冲层。

进一步地，控制器内分别设置有量子通信模块、终端控制模块和夹取控制模块，量子通信模块分别与终端控制模块和夹取控制模块连接，终端控制模块由图像处理模块、目标检测模块、显示和命令模块组成，夹取控制模块由图像采集模块、主控模块和运动规划模块组成，主控模块与图像采集模块电连接，图像采集模块通过量子通信模块与图像处理模块连接，图像处理模块与目标检测模块电连接，目标检测模块通过量子通信模块与运动规划模块连接，运动规划模块通过量子通信模块与显示和命令模块连接，显示和命令模块通过量子通信模块连接控制器，控制器电连接机械臂。

进一步地，第一电机位于滑动组件的右侧，控制器位于第一电机的右侧，且控制器分别与第一电机和第二电机电连接。

本发明提出的另一技术方案，一种基于量子通信的远程控制夹取装置的方法，包括以下步骤：

S1：启动基于量子通信模块的控制器，进行设置相关的变量；

S2：操作者对夹取目标下达指令，通过夹取控制模块接受指令信息，并由主控模块连接图像采集模块开始采集目标图像，并将提取到的目标图像通过量子通信模块传送至终端控制模块，并由图像处理模块对目标图像进行处理和分析；

S3：根据目标图像特征，将夹取目标的图像从整个图像中提取出来，并通过目标检测模块对目标进行识别，并且算出目标在图像上的坐标；

S4：在获取夹取目标的位置之后，目标检测模块通过量子通信模块将信息传送至运动规划模块进行运动分析，并获取机械臂的相关状态信息；

S5：判断目标是否在机械臂的工作范围之内，如果目标在机械臂的工作范围之外，则计算机械臂到目标的距离，由显示和命令模块通过量子通信模块发送相应的移动指令到控制器，由控制器将机械臂移动到新的位置后，重新计算目标空间位置信息，直到目标在机械臂的工作范围内；

S6：控制器收集到信息后对机械臂进行远程控制，由控制器驱动第一电机和第二电机使机械臂进行升降和左右的运动，最后通过夹取组件完成夹取任务。

进一步地，针对S2中，主控模块采用嵌入式开发板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的基于量子通信的远程控制夹取装置及方法，行驶轮的设置便于整个夹取装置移动到需要的位置，滑动组件能够方便调节机械臂的高度，使机械臂可以进行升降的作用，大大的增加了方便性，摄像头对需要夹取的目标以及目标周围环境进行监测观察，限位块起到限位的作用，避免套筒脱离滑杆，启动第二电机带动滑块在滑槽内部进行移动，起到对夹取组件水平位置调节的作用，实现对目标进行运输的过程，推杆带动调节板上下移动，调节板带动第一连接杆移动，第一连接杆和第二连接杆转动从而实现夹板的夹紧或松开，弹性缓冲层的设置使夹取目标时，缓冲夹取头与目标之间的冲击力，避免夹取目标时，因冲击力太大损坏目标，量子通信模块作为远程双向数据信息传输的一个通道，方便终端控制模块、夹取控制模块的监测与管理，启动控制器通过量子通信模块对终端控制模块和夹取控制模块下达夹取目标指令，对目标信息处理分析并确认机械臂的运动轨迹，控制器收集到信息后对机械臂进行远程控制，由控制器驱动第一电机和第二电机使机械臂进行升降和左右的运动，最后通过夹取组件完成夹取任务，并实现目标运输的过程，从而达到具有不需要操作者在现场即可智能方便快捷精准的对目标进行远程控制夹取，提高了工作效率，降低了人工成本的效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的夹取组件结构图；

图3为图2中的A处放大示意图；

图4为本发明的夹取头结构图；

图5为本发明的模块连接图；

图6为本发明的操作流程图。

图中：1、底座；2、行驶轮；3、第一电机；4、滑动组件；5、控制器；6、摄像头；7、机械臂；8、夹取组件；9、套筒；10、滑杆；11、限位块；12、滑槽；13、丝杆；14、第二电机；15、滑块；16、安装板；17、推杆；18、调节板；19、第一连接杆；20、夹板；21、第二连接杆；22、夹取头；23、凸起；24、弹性缓冲层；25、L型杆；26、量子通信模块；27、终端控制模块；28、夹取控制模块；29、图像处理模块；30、目标检测模块；31、显示和命令模块；32、图像采集模块；33、主控模块；34、运动规划模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，一种基于量子通信的远程控制夹取装置，包括底座1，底座1的下方固定安装有行驶轮2，行驶轮2的设置便于整个夹取装置移动到需要的位置，底座1的上方分别固定安装有第一电机3、滑动组件4和控制器5，滑动组件4能够方便调节机械臂7的高度，使机械臂7可以进行升降的作用，大大的增加了方便性，第一电机3位于滑动组件4的右侧，控制器5位于第一电机3的右侧，且控制器5分别与第一电机3和第二电机14电连接，滑动组件4的顶部固定设置有摄像头6，对需要夹取的目标以及目标周围环境进行监测观察，滑动组件4包括套筒9，套筒9的一侧与机械臂7固定连接，套筒9套设于滑杆10上，且滑杆10的一端与底座1固定连接，滑杆10的另一端固定设置有限位块11，且摄像头6固定设置于限位块11的上方，限位块11起到限位的作用，避免套筒9脱离滑杆10，滑动组件4的右侧固定连接有机械臂7，机械臂7的下方固定设置有夹取组件8，机械臂7内开设有滑槽12，滑槽12的内部固定设置有丝杆13，丝杆13的一端与第二电机14的输出端连接，且丝杆13上设有滑块15，滑块15通过L型杆25与夹取组件8固定连接，启动第二电机14带动滑块15在滑槽12内部进行移动，起到对夹取组件8水平位置调节的作用，实现对目标进行运输的过程，夹取组件8包括安装板16，安装板16内部固定连接有推杆17，推杆17的另一端固定连接有调节板18，调节板18的两侧均铰接有第一连接杆19，第一连接杆19的另一端铰接有夹板20，夹板20的中间铰接有第二连接杆21，第二连接杆21的另一端铰接于安装板16的下端，推杆17带动调节板18上下移动，调节板18带动第一连接杆19移动，第一连接杆19和第二连接杆21转动从而实现夹板20的夹紧或松开，夹板20一侧固定连接有夹取头22，夹取头22的一侧设有凸起23，夹取头22和凸起23之间设有弹性缓冲层24，弹性缓冲层24的设置使夹取目标时，缓冲夹取头22与目标之间的冲击力，避免夹取目标时，因冲击力太大损坏目标，控制器5内分别设置有量子通信模块26、终端控制模块27和夹取控制模块28，量子通信模块26分别与终端控制模块27和夹取控制模块28连接，量子通信模块26作为远程双向数据信息传输的一个通道，方便终端控制模块27、夹取控制模块28的监测与管理，终端控制模块27由图像处理模块29、目标检测模块30、显示和命令模块31组成，夹取控制模块28由图像采集模块32、主控模块33和运动规划模块34组成，主控模块33与图像采集模块32电连接，图像采集模块32通过量子通信模块26与图像处理模块29连接，图像处理模块29与目标检测模块30电连接，目标检测模块30通过量子通信模块26与运动规划模块34连接，运动规划模块34通过量子通信模块26与显示和命令模块31连接，显示和命令模块31通过量子通信模块26连接控制器5，控制器5电连接机械臂7，启动控制器5通过量子通信模块26对终端控制模块27和夹取控制模块28下达夹取目标指令，对目标信息处理分析并确认机械臂7的运动轨迹，控制器5收集到信息后对机械臂7进行远程控制，由控制器5驱动第一电机3和第二电机14使机械臂7进行升降和左右的运动，最后通过夹取组件8完成夹取任务，并实现目标运输的过程。

为了更好的展示基于量子通信的远程控制夹取装置，本实施例展示了一种基于量子通信的远程控制夹取装置的方法，包括以下步骤：

步骤一：启动基于量子通信模块26的控制器5，进行设置相关的变量；

步骤二：操作者对夹取目标下达指令，通过夹取控制模块28接受指令信息，并由主控模块33连接图像采集模块32开始采集目标图像，主控模块33采用嵌入式开发板，并将提取到的目标图像通过量子通信模块26传送至终端控制模块27，并由图像处理模块29对目标图像进行处理和分析；

步骤三：根据目标图像特征，将夹取目标的图像从整个图像中提取出来，并通过目标检测模块30对目标进行识别，并且算出目标在图像上的坐标；

步骤四：在获取夹取目标的位置之后，目标检测模块30通过量子通信模块26将信息传送至运动规划模块34进行运动分析，并获取机械臂7的相关状态信息；

步骤五：判断目标是否在机械臂7的工作范围之内，如果目标在机械臂7的工作范围之外，则计算机械臂7到目标的距离，由显示和命令模块31通过量子通信模块26发送相应的移动指令到控制器5，由控制器5将机械臂7移动到新的位置后，重新计算目标空间位置信息，直到目标在机械臂7的工作范围内；

步骤六：控制器5收集到信息后对机械臂7进行远程控制，由控制器5驱动第一电机3和第二电机14使机械臂7进行升降和左右的运动，最后通过夹取组件8完成夹取任务。

综上所述；本发明的基于量子通信的远程控制夹取装置及方法，行驶轮2的设置便于整个夹取装置移动到需要的位置，滑动组件4能够方便调节机械臂7的高度，使机械臂7可以进行升降的作用，大大的增加了方便性，摄像头6对需要夹取的目标以及目标周围环境进行监测观察，限位块11起到限位的作用，避免套筒9脱离滑杆10，启动第二电机14带动滑块15在滑槽12内部进行移动，起到对夹取组件8水平位置调节的作用，实现对目标进行运输的过程，推杆17带动调节板18上下移动，调节板18带动第一连接杆19移动，第一连接杆19和第二连接杆21转动从而实现夹板20的夹紧或松开，弹性缓冲层24的设置使夹取目标时，缓冲夹取头22与目标之间的冲击力，避免夹取目标时，因冲击力太大损坏目标，量子通信模块26作为远程双向数据信息传输的一个通道，方便终端控制模块27、夹取控制模块28的监测与管理，启动控制器5通过量子通信模块26对终端控制模块27和夹取控制模块28下达夹取目标指令，对目标信息处理分析并确认机械臂7的运动轨迹，控制器5收集到信息后对机械臂7进行远程控制，由控制器5驱动第一电机3和第二电机14使机械臂7进行升降和左右的运动，最后通过夹取组件8完成夹取任务，并实现目标运输的过程，从而达到具有不需要操作者在现场即可智能方便快捷精准的对目标进行远程控制夹取，提高了工作效率，降低了人工成本的效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于量子通信的远程控制夹取装置，其特征在于，包括底座（1），所述底座（1）的下方固定安装有行驶轮（2），底座（1）的上方分别固定安装有第一电机（3）、滑动组件（4）和控制器（5），滑动组件（4）的顶部固定设置有摄像头（6），滑动组件（4）的右侧固定连接有机械臂（7），机械臂（7）的下方固定设置有夹取组件（8）。

2.如权利要求1所述的一种基于量子通信的远程控制夹取装置，其特征在于，滑动组件（4）包括套筒（9），套筒（9）的一侧与机械臂（7）固定连接，套筒（9）套设于滑杆（10）上，且滑杆（10）的一端与底座（1）固定连接，滑杆（10）的另一端固定设置有限位块（11），且摄像头（6）固定设置于限位块（11）的上方。

3.如权利要求1所述的一种基于量子通信的远程控制夹取装置，其特征在于，机械臂（7）内开设有滑槽（12），滑槽（12）的内部固定设置有丝杆（13），丝杆（13）的一端与第二电机（14）的输出端连接，且丝杆（13）上设有滑块（15），滑块（15）通过L型杆（25）与夹取组件（8）固定连接。

4.如权利要求1所述的一种基于量子通信的远程控制夹取装置，其特征在于，夹取组件（8）包括安装板（16），安装板（16）内部固定连接有推杆（17），推杆（17）的另一端固定连接有调节板（18），调节板（18）的两侧均铰接有第一连接杆（19），第一连接杆（19）的另一端铰接有夹板（20），夹板（20）的中间铰接有第二连接杆（21），第二连接杆（21）的另一端铰接于安装板（16）的下端，夹板（20）一侧固定连接有夹取头（22），夹取头（22）的一侧设有凸起（23），夹取头（22）和凸起（23）之间设有弹性缓冲层（24）。

5.如权利要求1所述的一种基于量子通信的远程控制夹取装置，其特征在于，控制器（5）内分别设置有量子通信模块（26）、终端控制模块（27）和夹取控制模块（28），量子通信模块（26）分别与终端控制模块（27）和夹取控制模块（28）连接，终端控制模块（27）由图像处理模块（29）、目标检测模块（30）、显示和命令模块（31）组成，夹取控制模块（28）由图像采集模块（32）、主控模块（33）和运动规划模块（34）组成，主控模块（33）与图像采集模块（32）电连接，图像采集模块（32）通过量子通信模块（26）与图像处理模块（29）连接，图像处理模块（29）与目标检测模块（30）电连接，目标检测模块（30）通过量子通信模块（26）与运动规划模块（34）连接，运动规划模块（34）通过量子通信模块（26）与显示和命令模块（31）连接，显示和命令模块（31）通过量子通信模块（26）连接控制器（5），控制器（5）电连接机械臂（7）。

6.如权利要求3所述的一种基于量子通信的远程控制夹取装置，其特征在于，第一电机（3）位于滑动组件（4）的右侧，控制器（5）位于第一电机（3）的右侧，且控制器（5）分别与第一电机（3）和第二电机（14）电连接。

7.一种如权利要求1所述的基于量子通信的远程控制夹取装置的夹取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：启动基于量子通信模块（26）的控制器（5），进行设置相关的变量；

S2：操作者对夹取目标下达指令，通过夹取控制模块（28）接受指令信息，并由主控模块（33）连接图像采集模块（32）开始采集目标图像，并将提取到的目标图像通过量子通信模块（26）传送至终端控制模块（27），并由图像处理模块（29）对目标图像进行处理和分析；

S3：根据目标图像特征，将夹取目标的图像从整个图像中提取出来，并通过目标检测模块（30）对目标进行识别，并且算出目标在图像上的坐标；

S4：在获取夹取目标的位置之后，目标检测模块（30）通过量子通信模块（26）将信息传送至运动规划模块（34）进行运动分析，并获取机械臂（7）的相关状态信息；

S5：判断目标是否在机械臂（7）的工作范围之内，如果目标在机械臂（7）的工作范围之外，则计算机械臂（7）到目标的距离，由显示和命令模块（31）通过量子通信模块（26）发送相应的移动指令到控制器（5），由控制器（5）将机械臂（7）移动到新的位置后，重新计算目标空间位置信息，直到目标在机械臂（7）的工作范围内；

S6：控制器（5）收集到信息后对机械臂（7）进行远程控制，由控制器（5）驱动第一电机（3）和第二电机（14）使机械臂（7）进行升降和左右的运动，最后通过夹取组件8完成夹取任务。

8.如权利要求7所述的一种基于量子通信的远程控制夹取装置的夹取方法，其特征在于，针对S2中，主控模块（33）采用嵌入式开发板。

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