CN204868848U - 基于同步控制的智能手套和仿生机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于同步控制的智能手套和仿生机械手。智能手套部分包括棉纱手套、第一弯曲传感器、第二弯曲传感器、第三弯曲传感器、第四弯曲传感器、第五弯曲传感器、STM32微控制器及NRF24L01无线发送模块。仿生机械手部分包括仿生机械手和机械手，仿生机械手包括四个由细钢丝绳拉动的机械手指和一个由钢丝绳拉动的机械拇指：第一机械手指、第二机械手指、第三机械手指、第四机械手指、第五机械拇指、塑料套。操作人员戴上智能手套，通过弯曲手指，无线同步控制仿生机械手做出相应的手指弯曲动作。本实用新型可用于人手抓取、搬运等动作，代替人员从事高危工作。

Description

基于同步控制的智能手套和仿生机械手

技术领域

本实用新型涉及一种智能手套和五个自由度仿生机械手，通过智能手套上的手指弯曲动作，仿生机械手能同步模仿人手做出相应的动作。

背景技术

随着现代化工业和科技的不断发展以及生产过程机械化和自动化水平的提升，人们对生产效率也不断提出更高的要求。由于机械手的灵活性和耐力度，其应用范围越来越广泛，而在一些高危，工作时间长的操作上，人手近距离操作机械手而引发的意外事故也时有发生。本实用新型基于同步控制的原理上，设计了智能手套和仿生机械手，能在一些高危作业中取代人手，保障人身安全。

实用新型内容

本实用新型的目的在于通过智能手套无线同步控制仿生机械手，使仿生机械手能模仿人手进行一些高危作业。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于同步控制的智能手套和仿生机械手，包括智能手套和仿生机械手两个部分，智能手套包括棉纱手套、第一弯曲传感器、第二弯曲传感器、第三弯曲传感器、第四弯曲传感器、第五弯曲传感器、STM32微控制器和NRF24L01无线发送模块；仿生机械手包括仿生机械手和机械手，仿生机械手包括四个由细钢丝绳拉动的机械手指和一个由细钢丝绳拉动的机械拇指：第一机械手指、第二机械手指、第三机械手指、第四机械手指、第五机械拇指、塑料套，四个机械手指依次包括上、中、下关节和基座，由连接鞘连接、一个由细钢丝绳连接的机械拇指依次包括上、下关节和基座，由连接鞘连接；机械拇指和每个机械手指的下关节通过各自的基座沿同一方向安装在机械手掌中，机械手包括第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机、第五舵机、STM32微控制器及NRF24L01无线接收模块，整个仿生机械手共五个自由度。

本实用新型的智能手套，所述的第一弯曲传感器贴在棉纱手套的小指的位置上；第二弯曲传感器贴在棉纱手套的无名指的位置上；第三弯曲传感器贴在棉纱手套的中指的位置上；第四弯曲传感器贴在棉纱手套的食指的位置上；第五弯曲传感器贴在棉纱手套的大拇指的位置上，NRF24L01无线发送模块镶嵌在STM32微控制器上。所述的仿生机械手的五根机械手指的上关节都戴着塑料套，以此来增大机械手指与物体接触时的摩擦力，更易于抓取物体。

本实用新型的仿生机械手，所述的仿生机械手包括第一机械手指、第二机械手指、第三机械手指、第四机械手指、第五机械拇指。四个机械手指包括上、中、下关节和基座，上、中、下关节由连接鞘连接，第五机械手指包括上、下关节和基座，上、下关节由连接鞘连接，机械拇指和每个机械手指的下关节通过各自的基座沿同一方向连接在机械手掌中。所述的机械包括第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机、第五舵机、STM32微控制器及NRF24L01无线接收模块。第一舵机通过细钢丝绳和第一机械手指连接；第二舵机通过细钢丝绳和第二机械手指连接；第三舵机通过细钢丝绳和第三机械手指连接；第四舵机通过细钢丝绳和第四机械手指连接；第五舵机通过细钢丝绳和第五机械拇指连接。第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机、第五舵机的连接线分别接到STM32微控制器的采集端，NRF24L01无线接收模块镶嵌在STM32微控制器上，整个仿生机械手共五个自由度。

本实用新型所述的基于同步控制的智能手套和仿生机械手，弯曲智能手套上的手指，引起其对应的手指位置上的弯曲传感器的阻值变化，通过STM32微控制器的放大电路，将组织变化转换成对应的电压变化，得到模拟电压值，再通过STM32微控制器的ADC转换器，将模拟信号转换为数字信号的电压变化，通过NRF24L01无线发送模块发送数据，仿生机械手上的NRF24L01无线接收模块接收到，控制对应的舵机转动对应的角度，带动细钢丝绳拉动仿生机械手指弯曲，同步做出弯曲手指动作。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是，智能手套主导是人，无需复杂智能机器人算法的研发，开发成本低，适应性强，可以快速投入一些特定的领域应用。本实用新型可代替人手进行一些危险系数比较大的作业，减少危险的同时还可以提高生产过程自动化，保障人身安全。

附图说明

图1是本实用新型的智能手套的结构示意图；

图2是本实用新型的仿生机械手的结构示意图；

图3是本实用新型的智能手套和仿生机械手的电路原理框图；

图中：（1）棉纱手套，（2）第一弯曲传感器，（3）第二弯曲传感器，（4）第三弯曲传感器，（5）第四弯曲传感器，（6）第五弯曲传感器，（7）STM32微控制器，（8）NRF24L01无线发送模块，（9）第一机械手指，（10）第二机械手指，（11）第三机械手指，（12）第四机械手指，（13）第五机械拇指，（14.连接鞘，（15.机械手掌，（16.细钢丝绳，（17）第一舵机，（18）第二舵机，（19）第三舵机，（20）第四舵机，（21）第五舵机，（22）STM32微控制器，（23）NRF24L01无线接收模块，（24）塑料套，（25）AD转换器，（26）脉冲宽度调制信号。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步的使用以及功能实现进行详细说明。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型的智能手套包括棉纱手套（1）、第一弯曲传感器（2）、第二弯曲传感器（3）、第三弯曲传感器（4）、第四弯曲传感器（5）、第五弯曲传感器（6）、STM32微控制器（7）和NRF24L01无线发送模块（8）。

如图2所示，仿生机械手包括仿生机械手和机械，仿生机械手包括第一机械手指（9）、第二机械手指（10）、第三机械手指（11）、第四机械手指（12）、第五机械拇指（13）、塑料套（24），机械包括第一舵机（17）、第二舵机（18）、第三舵机（19）、第四舵机（20）、第五舵机（21）、STM32微控制器（22）及NRF24L01无线接收模块（23）。

如图3所示，智能手套的电路原理框图包括弯曲传感器、AD转换器（25）、STM32微控制器（7），NRF24L01无线发送模块（8）；仿生机械手的电路原理框图包括舵机、脉宽调制信号（26）、STM32微控制器（22）、NRF24L01无线接收模块（23）。

总体设计思想是采用智能手套和仿生机械手的双线联系而形成的系统控制其操作。

弯曲传感器固定在棉纱手套（1）上,当弯曲传感器受到应力发生弯曲变形时,表面的电阻值即发生变化。弯曲程度越大，电阻阻值越大。此时，通过连接在开发板上的放大电路，将阻值变化转换成相应的电压变化，其中，将电压变化范围大约为1V的模拟电压值，利用开发板上的AD转换器（25）将模拟信号转换为数字信号。

经过智能手套上的STM32微控制器（7）处理，通过NRF24L01无线发送模块（8），将得到的数字信号发送到机械手上的NRF24L01无线接收模块（23）。通过仿生机械手上的STM32微控制器（22）处理，产生控制舵机信号的脉冲宽度调制信号（26），并发送到控制舵机转动的信号输入端口，舵机的转动角度将会根据接收到的信号进行相应角度的转动，从而实现机械手与操作者的动作同步。

佩戴上智能手套，做出弯曲手指的动作，对应的第一弯曲传感器（2）、第二弯曲传感器（3）、第三弯曲传感器（4）、第四弯曲传感器（5）、第五弯曲传感器（6）阻值发生变化，弯曲程度越大，电阻阻值越大，通过STM32微控制器（7）上的放大电流，将弯曲传感器的组织变化转换成相应的电压变化，得到模拟电压值，再通过STM32微控制器（7）上的AD转换器将模拟信号转换为数字信号。

将得到的数字信号通过NRF24L01无线发送模块（8）发送，仿生机械手上的NRF24L01无线接收模块（23）接收到信号，经过STM32微控制器（22）的处理，控制第一舵机（17）、第二舵机（18）、第三舵机（19）、第四舵机（20）、第五舵机（21）转动对应的角度，拉动细钢丝绳（16）带动第一机械手指（9）、第二机械手指（10）、第三机械手指（11）、第四机械手指（12）、第五机械拇指（13）弯曲对应的角度，从而实现智能手套和仿生机械手的动作同步，在仿生机械手的五根机械手指的上关节都戴着塑料套（24），以此来增大机械手指与物体接触时的摩擦力，更易于抓取物体。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改变和变型应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.基于同步控制的智能手套和仿生机械手，其特征在于：包括智能手套和仿生机械手两个部分，智能手套包括棉纱手套、第一弯曲传感器、第二弯曲传感器、第三弯曲传感器、第四弯曲传感器、第五弯曲传感器、STM32微控制器和NRF24L01无线发送模块；仿生机械手包括仿生机械手和机械手，仿生机械手包括四个由细钢丝绳拉动的机械手指和一个由细钢丝绳拉动的机械拇指：第一机械手指、第二机械手指、第三机械手指、第四机械手指、第五机械拇指、塑料套，四个机械手指依次包括上、中、下关节和基座，由连接鞘连接、一个由细钢丝绳连接的机械拇指依次包括上、下关节和基座，由连接鞘连接；机械拇指和每个机械手指的下关节通过各自的基座沿同一方向安装在机械手掌中，机械手包括第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机、第五舵机、STM32微控制器及NRF24L01无线接收模块，整个仿生机械手共五个自由度。

2.根据权利要求1所述的基于同步控制的智能手套和仿生机械手，其特征在于：所述的智能手套包括智能手套第一弯曲传感器贴在棉纱手套的小指的位置上；第二弯曲传感器贴在棉纱手套的无名指的位置上；第三弯曲传感器贴在棉纱手套的中指的位置上；第四弯曲传感器贴在棉纱手套的食指的位置上；第五弯曲传感器贴在棉纱手套的大拇指的位置上，NRF24L01无线发送模块镶嵌在STM32微控制器上，仿生机械手包括仿生机械手和机械。

3.根据权利要求2所述的基于同步控制的智能手套和仿生机械手，其特征在于：所述的仿生机械手的五根机械手指的上关节都戴着塑料套，以此来增大机械手指与物体接触时的摩擦力，更易于抓取物体。

4.根据权利要求3所述的基于同步控制的智能手套和仿生机械手，其特征在于：所述的机械手的第一舵机通过细钢丝绳和第一机械手指连接；第二舵机通过细钢丝绳和第二机械手指连接；第三舵机通过细钢丝绳和第三机械手指连接；第四舵机通过细钢丝绳和第四机械手指连接；第五舵机通过细钢丝绳和第五机械拇指连接，第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机、第五舵机的连接线分别接到STM32微控制器的采集端，NRF24L01无线接收模块镶嵌在STM32微控制器上。