CN205055410U - 一种基于手势控制的抓娃娃机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于手势控制的抓娃娃机，其技术要点包括娃娃机壳体与机械手，所述机械手设置在娃娃机壳体内，所述娃娃机壳体上设有安装槽，所述安装槽内设有kinect体感传感器，所述机械手包括并行机械手与三爪机械手，所述并行机械手的一端连接三爪机械手，另一端连接娃娃机壳体，所述并联机械手通过固定平台固定在娃娃机壳体上，在所述kinect体感传感器的一侧设有PC端，所述PC端控制kinect体感传感器并联机械手以及三爪机械手，本实用新型的一种基于手势控制的抓娃娃机，采用了kinect体感传感器进行手势识别，增加了与玩家的互动体验，因此相比传统的抓娃娃机具有体感效果好，娱乐性高，可操作性强的技术效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及游戏设备技术领域，尤其涉及一种抓娃娃机。
背景技术
娃娃机，又称选物贩卖机，是指将商品陈列在一个透明的箱内，其上有一个可控制抓取物品的机器手臂，使用者要凭自己的技术操控手臂，以取得自己想要的物品。因最早大多放置毛绒玩具之类的布偶填充玩具，故有之“夹娃娃”、“夹公仔”之称。因为放置的布偶是十分受欢迎的布偶等物，因而受儿童及青少年欢迎。有些商家还推出夹手表、钥匙圈甚至是海鲜的机器，不过因为原理相同，所以还是有很多人会称其为娃娃机。
现今市场上使用的娃娃机都是千篇一律的使用手柄控制机械手进行二轴运动，人们已对其失去了新鲜感，在科技高速发展的今天，随着体感技术的发展，体感游戏现有的娃娃机的市场竞争力较差，存在被淘汰的风险。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一中通过手势就能够控制机械抓运动的娃娃机。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种基于手势控制的抓娃娃机，包括娃娃机壳体与机械手，所述机械手设置在娃娃机壳体内，所述娃娃机壳体上设有安装槽，所述安装槽内设有kinect体感传感器，所述机械手包括并行机械手与三爪机械手，所述并行机械手的一端连接三爪机械手，另一端连接娃娃机壳体，所述并联机械手通过固定平台固定在娃娃机壳体上，在所述kinect体感传感器的一侧设有PC端，所述PC端控制kinect体感传感器并联机械手以及三爪机械手。
作为优选，所述并行机械手包括单片机、步进电机组件、运动臂组件、运动平台，所述步进电机组件包括步进电机以及步进电机控制器；在所述固定平台的顶面上设置有单片机以及三个步进电机驱动器，在所述固定平台的底面上设置有三个步进电机，每个所述步进电机带动一运动臂组件动作，每个所述运动臂组件的下端同时固定在运动平台上，在所述运动平台的底面与三爪机械手连接，所述PC端控制单片机，所述单片机控制步进电机驱动器，所述步进电机驱动器控制步进电机。
作为优选，所述运动臂组件包括连接臂、上运动臂、下运动臂、上连接轴、下连接轴、关节球以及连接块，所述连接臂的一端套接在步进电机的轴上并随步进电机一同转动，其另一端与上运动臂的上端连接，所述上连接轴活动地套接在上运动臂的下端，所述关节球分别套在上连接轴以及下连接轴上，且分别位于上运动臂以及下运动臂的两侧，所述下运动臂的上端通过关节球与上连接轴连接，其下端通过另一关节球与下连接轴连接，所述连接块一端与下连接轴连接，其另一端与运动平台连接。
作为优选，三爪机械手包括安装座、舵机与机械爪臂，所述舵机与机械爪臂均安装在安装座上，所述机械爪臂设为三组，所述机械爪臂包括上驱动臂、第一连杆、第二连杆、横杆、第一下驱动臂、第三连杆、第二下驱动臂以及夹块，所述上去动臂的中部与安装座铰接，所述第一连杆的一端与上驱动臂的中部铰接，另一端与横杆的端部铰接，所述第二连杆的一端与上驱动臂的端部铰接，另一端与横杆相对于连接的第一连杆的端部铰接，所述第一下驱动臂的一端与第一连杆的端部铰接，另一端与夹块铰接，所述第二下驱动臂的一端与第二连杆的端部铰接，且与横杆固定连接，另一端与第三连杆铰接，所述第三连杆与二驱动臂连接的另一端与夹块铰接，所述舵机与上驱动臂的端部连接有连接件，所述PC端控制单片机，所述单片机控制舵机。
本实用新型的有益效果是：kinect（体感传感器）进行手势识别并控制并行机械手移动，从而能够使得三爪机械手进行娃娃抓取，由于采用了kinect（体感传感器）进行手势识别，增加了与玩家的互动体验，因此具有体感效果好，娱乐性高，可操作性强等优点。
附图说明
图1为本实用新型一种基于手势控制的抓娃娃机的结构示意图；
图2为本实用新型一种基于手势控制的抓娃娃机的并行机械手结构示意图；
图3为本实用新型一种基于手势控制的抓娃娃机的三爪机械手结构示意图。
图中：1、娃娃机壳体；2、安装槽；3、kinect体感传感器；4、PC端；5、固定平台；6、单片机；7、运动平台；8、步进电机；9、步进电机控制器；10、连接臂；11、上运动臂；12、下运动臂；13、上连接轴；14、下连接轴；15、关节球；16、连接块；17、舵机；18、上驱动臂；19、第一连杆；20、第二连杆；21、横杆；22、第一下驱动臂；23、第三连杆；24、第二下驱动臂；25、夹块；26、安装座。
具体实施方式
参照图1至图3所示，本案例实施的一种基于手势控制的抓娃娃机，包括娃娃机壳体1与机械手，所述机械手设置在娃娃机壳体1内，所述娃娃机壳体1上设有安装槽2，所述安装槽2内设有kinect体感传感器3，所述机械手包括并行机械手与三爪机械手，所述并行机械手的一端连接三爪机械手，另一端连接娃娃机壳体1，所述并联机械手通过固定平台5固定在娃娃机壳体1上，在所述kinect体感传感器3的一侧设有PC端4，所述PC端4控制kinect体感传感器3并联机械手以及三爪机械手；
所述并行机械手包括单片机6、步进电机8组件、运动臂组件、运动平台7，所述步进电机8组件包括步进电机8以及步进电机8控制器9；在所述固定平台5的顶面上设置有单片机6以及三个步进电机8驱动器，在所述固定平台5的底面上设置有三个步进电机8，每个所述步进电机8带动一运动臂组件动作，每个所述运动臂组件的下端同时固定在运动平台7上，在所述运动平台7的底面与三爪机械手连接，所述PC端4控制单片机6，所述单片机6控制步进电机8驱动器，所述步进电机8驱动器控制步进电机8；
所述运动臂组件包括连接臂10、上运动臂11、下运动臂12、上连接轴13、下连接轴14、关节球15以及连接块16，所述连接臂10的一端套接在步进电机8的轴上并随步进电机8一同转动，其另一端与上运动臂11的上端连接，所述上连接轴13活动地套接在上运动臂11的下端，所述关节球15分别套在上连接轴13以及下连接轴14上，且分别位于上运动臂11以及下运动臂12的两侧，所述下运动臂12的上端通过关节球15与上连接轴13连接，其下端通过另一关节球15与下连接轴14连接，所述连接块16一端与下连接轴14连接，其另一端与运动平台7连接；
三爪机械手包括安装座25、舵机17与机械爪臂，所述舵机与机械爪臂均安装在安装座25上，所述机械爪臂设为三组，所述机械爪臂包括上驱动臂18、第一连杆19、第二连杆20、横杆21、第一下驱动臂22、第三连杆23、第二下驱动臂24以及夹块25，所述上去动臂的中部与运动平台7铰接，所述第一连杆19的一端与上驱动臂18的中部铰接，另一端与横杆21的端部铰接，所述第二连杆20的一端与上驱动臂18的端部铰接，另一端与横杆21相对于连接的第一连杆19的端部铰接，所述第一下驱动臂22的一端与第一连杆19的端部铰接，另一端与夹块25铰接，所述第二下驱动臂24的一端与第二连杆20的端部铰接，且与横杆21固定连接，另一端与第三连杆23铰接，所述第三连杆23与二驱动臂连接的另一端与夹块25铰接，所述舵机17与上驱动臂18的端部连接有连接件，所述PC端4控制单片机6，所述单片机6控制舵机17。
采用kinect体感传感器3作为视觉识别装置，然后通过PC端4读取kinect体感传感器3收集的图像进行处理，在OpenCV中，函数cvThreshold()可给定一个数组和一个阈值，根据数组中的每个元素的值是低于还是高于阈值而进行一些处理，一般做手势时，手是远离身体的，即手和身体有10～20cm的距离，根据试验设定阈值，即可将手部图像单独提取出来，这里的阈值从深度上来说就是手离深度摄像头的距离，确定阈值后，用该阈值进行阈值分割即调用2次cvThresholds()函数，可去除小阈值前的景物和大阈值后的景物，提取出手部数据，最后借用OPENNI提供的库函数对手势进行识别。
在kinect体感传感器3扫描到手势图像，kinect体感传感器3将扫描信息发送至PC端4，PC端4对机械爪进行抓取运动规划，计算出抓取轨迹，PC端4发送指令给单片机6，单片机6对三个步进电机8进行协调控制,按照抓取轨迹实施物体的抓取，单片机6为Arduino单片机6。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。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原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于手势控制的抓娃娃机，包括娃娃机壳体与机械手，所述机械手设置在娃娃机壳体内，其特征在于：所述娃娃机壳体上设有安装槽，所述安装槽内设有kinect体感传感器，所述机械手包括并行机械手与三爪机械手，所述并行机械手的一端连接三爪机械手，另一端连接娃娃机壳体，所述并行机械手通过固定平台固定在娃娃机壳体上，在所述kinect体感传感器的一侧设有PC端，所述PC端控制kinect体感传感器并联机械手以及三爪机械手。
2.根据权利要求1所述的一种基于手势控制的抓娃娃机，其特征在于：所述并行机械手包括单片机、步进电机组件、运动臂组件、运动平台，所述步进电机组件包括步进电机以及步进电机控制器；在所述固定平台的顶面上设置有单片机以及三个步进电机驱动器，在所述固定平台的底面上设置有三个步进电机，每个所述步进电机带动一运动臂组件动作，每个所述运动臂组件的下端同时固定在运动平台上，在所述运动平台的底面与三爪机械手连接，所述PC端控制单片机，所述单片机控制步进电机驱动器，所述步进电机驱动器控制步进电机。
3.根据权利要求2所述的一种基于手势控制的抓娃娃机，其特征在于：所述运动臂组件包括连接臂、上运动臂、下运动臂、上连接轴、下连接轴、关节球以及连接块，所述连接臂的一端套接在步进电机的轴上并随步进电机一同转动，其另一端与上运动臂的上端连接，所述上连接轴活动地套接在上运动臂的下端，所述关节球分别套在上连接轴以及下连接轴上，且分别位于上运动臂以及下运动臂的两侧，所述下运动臂的上端通过关节球与上连接轴连接，其下端通过另一关节球与下连接轴连接，所述连接块一端与下连接轴连接，其另一端与运动平台连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于手势控制的抓娃娃机，其特征在于：三爪机械手包括安装座、舵机与机械爪臂，所述舵机与机械爪臂均安装在安装座上，所述机械爪臂设为三组，所述机械爪臂包括上驱动臂、第一连杆、第二连杆、横杆、第一下驱动臂、第三连杆、第二下驱动臂以及夹块，所述上驱动臂的中部与安装座铰接，所述第一连杆的一端与上驱动臂的中部铰接，另一端与横杆的端部铰接，所述第二连杆的一端与上驱动臂的端部铰接，另一端与横杆相对于连接的第一连杆的端部铰接，所述第一下驱动臂的一端与第一连杆的端部铰接，另一端与夹块铰接，所述第二下驱动臂的一端与第二连杆的端部铰接，且与横杆固定连接，另一端与第三连杆铰接，所述第三连杆与二驱动臂连接的另一端与夹块铰接，所述舵机与上驱动臂的端部连接有连接件，所述PC端控制单片机，所述单片机控制舵机。
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