CN114161435A - 助老机械控制手套设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种助老机械手套设备，包括抓取单元、控制单元和移动控制单元。控制者先通过平板控制机械手自由移动至特定位置，然后调节升降装置控制机械手的高低，然后戴上控制手套进行抓取动作，控制手套通过传感器收集手指动作信息并传送给机械手，机械手能够处理信息，实现取物的动作。该发明能够通过固定在手套上的弯曲传感器对远程的机械手进行操控，让机械手对操控者做出的动作进行模拟，对物体进行抓取，从而达到助老的目的。
Description
技术领域
本发明涉及仿生机械手技术领域，尤其涉及一种助老机械控制手套设备。
背景技术
现市场上所存的助老轮椅机械手对应的运动控制系统,主要由上位机、控制器、驱动器等硬件以及开发的控制程序等软件组成，轮椅机械手系统通过将人体生物视觉与机器视觉进行结合完成对空间目标物体的发现识别与定位,进而实现对轮椅机械手进行目标操作任务的运动控制，但该运动系统存在的不足之处是操作者不能远程进行物体的抓取。
发明内容
为此，本发明提供一种助老机械手套控制设备，用以克服现有技术中难以远程操控取物的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种助老机械手套控制设备，包括：
抓取单元，其包括一机械手和移动装置，用以在对应的位置抓取指定物品；所述机械手中设有手指关节结构，用以模拟抓取动作；
控制单元，其与所述机械手相连，用以控制机械手的动作；在所述控制单元中设有弯曲传感器，用以在使用者使用控制单元时检测使用者的实际手势；
移动控制单元，其为一平板，与所述移动装置相连，能够进行视觉传输，用以控制所述抓取单元移动至对应位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于能够控制抓取单元远程抓取物体，尤其是所述机械手中设有手指关节结构，能够有效模仿抓取动作。
进一步地，所述抓取单元中还设有升降装置，用以调节所述机械手的高度，升降装置与所述移动控制单元相连，用以接收移动控制单元发出的信号并根据信号将所述机械手的高度调节至对应值。
本发明的有益效果在于，所述升降装置能够精确控制抓取单元的高低，实现有效抓取物体。
进一步地，所述机械手包括：
手掌部，在手掌部设有用以模拟抓取动作的手指关节结构，能够有效模拟人手的抓取动作；
手臂部，其分别与所述手掌部以及所述升降装置相连；在手臂部外壁开设有若干通孔；
接收端NRF24L01通信模块，其位于所述手臂部的内部，用以接收所述控制单元发送的数据；
单片机(Arduino nano模块)，其位于所述手臂部的内部并与所述接收端NRF24L01通信模块相连，用以接收所述接收端NRF24L01通信模块发送的数据；
MG996r舵机，其位于所述手臂部的内部并与所述单片机相连，用以在接收所述单片机发送的数据时做出对应动作；
若干尼龙绳，各尼龙绳两端分别与对应的所述手指关节结构以及所述MG996r舵机相连；各所述尼龙绳分别通过对应的所述通孔与所述MG996r舵机相连，用以传递MG996r舵机的拉力，实现了不同手指关节抓取力度的精确传递；
3.7v锂电池，其位于所述手臂部的内部并分别与所述接收端NRF24L01通信模块、单片机以及MG996r舵机相连，用以为接收端NRF24L01通信模块、单片机以及MG996r舵机提供电能。
进一步地，所述控制单元为一手套，包括：
flex sensor单向弯曲传感器，其设置在所述手套各手指的内部，用以采集抓取动作信息；
单片机(Arduino nano模块)，其设置在所述手套的掌背处，与所述flex sensor单向弯曲传感器相连，用以接受所述flex sensor单向弯曲传感器发送的电阻变化信号并将该信号转化为spi数据；
电路板，其设置在所述手套的掌背与手环之间，与所述单片机相连，用以接收所述单片机发送的数据信息；
发送端NRF24L01通信模块，其设置在所述手套的手环处，与所述电路板相连，用以接收所述电路板发送的数据信息。
9v直流电源，分别与所述发送端NRF24L01通信模块、所述电路板、所述单片机相连，用以为所述发送端NRF24L01通信模块、单片机以及电路板提供电能。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，所述控制单元能够根据所收集的不同抓取动作信息来传递不同的抓取动作指令给抓取单元。
进一步地，所述flex sensor单向弯曲传感器为嵌入式弯曲传感器，用以根据手指的弯曲程度来呈现不同的弯曲度而产生不同的电阻。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，所述flex sensor单向弯曲传感器灵敏度高、体积小、效率高，能够根据使用者抓取力度的变化精确传递电阻变化信息，实现了精确抓取物体。
进一步地，在所述指关节结构中设有若干弹性绳，用以在指关节结构弯曲时对对应的指关节结构进行复位。
进一步地，所述单片机为Arduino nano模块，均为基于Arduino控制原理的微控制器，用以进行所述抓取单元和所述控制单元的数据联通，所述单片机接口丰富、兼容性好且拓展性强。
进一步地，所述NRF24L01通信模块使用2.4GHz～2.5GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片。
进一步地，所述抓取单元所使用的电池为3.7V锂电池，其使用寿命长、体积小、电压稳定且不易漏电。
进一步地，所述控制单元所使用的电源为9v直流电源，其具有可调性、稳定性、可控性。
附图说明
图1为本发明所述远程机械手装置的结构示意图；
图2为本发明所述机械手臂的结构示意图；
图3为本发明所述控制手套装置的结构示意图；
图4为本发明所述工作流程的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，图1为本发明所述的抓取单元，包括机械手1、升降装置2和小车3，机械手1与升降装置2连接，用以控制机械手1的高低，小车3与升降装置2连接，用以控制机械手1自由移动。
请参阅2所示，图2为本发明所述的控制单元，其为一手套，包括flex sensor单向弯曲传感器10、单片机11、电路板12、发送端NRF24L01通信模块13和9v直流电源14。flexsensor单向弯曲传感器10为嵌入式弯曲传感器，其设置在所述手套各手指的内部，与单片机11相连，能够采集因手指弯曲而产生的电阻变化数据，并将数据传输给单片机11；单片机11为基于Arduino控制原理的微控制器，其设置在所述手套的掌背处，与电路板12相连，能够将接收到的数据转化为spi数据并打包发送给发送端NRF24L01通信模块13；电路板12用以做电路连接，能够连接单片机11和发送端NRF24L01通信模块13；发送端NRF24L01通信模块13采用2.4GHz～2.5GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片，用以和抓取单元相连，能够将抓取动作数据发送至抓取单元。
请参阅图3所示，图3为本发明所述的机械手，包括手掌部和手臂部。手掌部设有指关节结构，用以模仿抓取动作，手臂部外壁设有若干通孔。所述手掌部还设有弹性绳5，用以在指关节结构弯曲时对对应的指关节结构进行复位。手臂部设有单片机6、3.7锂电池7、MG996r舵机8和接收端NRF24L01通信模块9；接收端NRF24L01通信模块9位于所述手臂部的内部，用以接收控制单元发送的信号；单片机6位于所述手臂部的内部，用以接收所述接收端NRF24L01通信模块9发送的信号；MG996r舵机8位于所述手臂部的内部并与所述单片机相连，用以在接收单片机6发送的信号时做出对应动作；电池7为3.7V锂电池，位于所述手臂部的内部并分别与所述接收端NRF24L01通信模块9、单片机6以及舵机8相连，用以为接收端NRF24L01通信模块9、单片机6以及MG996r舵机8提供电能。手掌部和手掌部设有尼龙绳4，尼龙绳4各绳两端分别与对应的所述手指关节结构以及所述MG996r舵机8相连；各所述尼龙绳分别通过对应的所述通孔与所述MG996r舵机8相连，用以传递MG996r舵机8的拉力。
请参阅图4所示，图4为本发明所述的工作流程的示意图。具体执行步骤为，
使用者需要抓取远处的物体，但是行动不便；使用者戴上助老控制手套；使用者使用平板启动助老机械；使用者通过平板的视觉传输功能控制助老机械到达指定位置并到达可操作范围；如果助老机械未到达可操作范围，则使用者使用平板调节助老机械到达可操作范围；到达可操作范围后，使用者激活助老机械手套；使用者通过视觉传输功能对物体进行抓取；如果物体未被抓取或不稳定，则使用者使用平板调节助老机械位置并再次对物体进行抓取，直到物体已被抓取且稳定；使用者关闭助老控制手套；使用者通过平板控制助老机械返回；抓取任务完成。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种助老机械控制手套设备，其特征在于，包括：
抓取单元，其包括一机械手和移动装置，用以在对应的位置抓取指定物品；所述机械手中设有手指关节(转动副)结构，用以模拟抓取动作；
控制单元，其与所述机械手相连，用以控制机械手的动作；在所述控制单元中设有弯曲传感器，用以在使用者使用控制单元时检测使用者的实际手势；
移动控制单元，其为一平板，与所述移动装置相连，用以控制所述抓取单元移动至对应位置。
2.根据权利要求1所述的助老机械控制手套设备，其特征在于，所述抓取单元中还设有升降装置，用以调节所述机械手的高度，升降装置与所述移动控制单元相连，用以接收移动控制单元发出的信号并根据信号将所述机械手的高度调节至对应值。
3.根据权利要求1所述的助老机械控制手套设备，其特征在于，所述机械手包括：
手掌部，在手掌部设有用以模拟抓取动作的手指关节(转动副)结构；
手臂部，其分别与所述手掌部以及所述升降装置相连；在手臂部外壁开设有若干通孔；
接收机，其位于所述手臂部的内部，用以接收所述控制单元发送的信号；
接收单片机，其位于所述手臂部的内部并与所述接收机相连，用以接收所述接收机发送的信号；
舵机，其位于所述手臂部的内部并与所述单片机相连，用以在接收单片机发送的信号时做出对应动作；
若干尼龙绳，各尼龙绳两端分别与对应的所述手指关节结构以及所述舵机相连；各所述尼龙绳分别通过对应的所述通孔与所述舵机相连；
电池，其位于所述手臂部的内部并分别与所述接收机、接收单片机以及舵机相连，用以为接收机、接收单片机以及舵机提供电能。
4.根据权利要求1所述助老机械控制手套设备，其特征在于，所述控制单元为一手套，包括：
弯曲传感器，其设置在所述手套各手指的内部，用以采集抓取动作信息；
发送单片机，其设置在所述手套的掌背处，与所述弯曲传感器相连，用以接受所述弯曲传感器发送的电阻变化信号并将该信号转化为spi数据；
电路板，其设置在所述手套的掌背与手环之间，与所述发送单片机相连，用以接收所述发送单片机发送的数据信息；
发送机，其设置在所述手套的手环处，与所述电路板相连，用以接收所述电路板发送的数据信息。
5.根据权利要求4所述的助老机械控制手套设备，其特征在于，所述弯曲传感器为嵌入式弯曲传感器，用以根据手指的弯曲程度来呈现不同的弯曲度而产生不同的电阻。
6.根据权利要求1所述的助老机械控制手套设备，其特征在于，在所述指关节结构中设有若干弹性绳，用以在指关节结构弯曲时对对应的指关节结构进行复位。
7.根据权利要求4所述的助老机械控制手套设备，其特征在于，所述发送机和所述接收机使用NRF24L01通信模块，用以进行所述抓取单元和所述控制单元的数据联通。
8.根据权利要求7所述的助老机械控制手套设备，其特征在于，所述NRF24L01通信模块使用2.4GHz～2.5GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片。
9.根据权利要求1所述的助老机械控制手套设备，其特征在于，所述抓取单元所使用的电池为3.7V锂电池。
10.根据权利要求1所述的助老机械控制手套设备，其特征在于，所述电路板为Arduino控制板；所述单片机均为基于Arduino控制原理的微控制器。
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