CN206733011U

CN206733011U - 一种动作跟随式的无线机械臂控制电路

Info

Publication number: CN206733011U
Application number: CN201720583061.4U
Authority: CN
Inventors: 严锡君; 于凡; 刁宏志; 潘晓程; 范媛媛; 赵珊珊
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2017-12-12
Anticipated expiration: 2027-05-24

Abstract

本实用新型公开了一种动作跟随式的无线机械臂控制电路，包括发射端电路和接收端电路，发射端电路包括发射端控制模块以及分别与之连接的动作捕获模块、无线发送模块和发射端电源模块，动作捕获模块包括大臂角度传感器、小臂角度传感器和手掌微动开关，它们依次设置在人体的大臂、小臂和手掌处，接收端电路包括接收端控制模块以及分别与之连接的机械臂模块、无线接收模块以及接收端电源模块，机械臂模块包括5路舵机，协同完成机械臂的姿态、动作，无线发送模块与无线接收模块建立无线连接。本实用新型解决了传统可操控机械臂操作冗余、复杂的问题。

Description

一种动作跟随式的无线机械臂控制电路

技术领域

本实用新型属于电子信息技术领域，特别涉及了一种动作跟随式的无线机械臂控制电路。

背景技术

随着电子信息技术与无线通信技术在工业与生活中的广泛应用，各种形式的机械臂的出现与发展极大的推动了自动化工业的进程，提高了大众的生活质量，降低了人力成本，增加了工作安全性。机械臂的设计包括固定动作机械臂的设计与可操控式机械臂的设计，前者适用于流水线作业的使用等，后者通过安装位置的不同，功能较为广泛。人体手臂动作跟随式的无线机械臂可以通过对人体手臂动作采集来控制机械臂的动作，属于可操控式机械臂。

目前机械臂在工业乃至生活中的方方面面应用越来越广泛，随之而来的是其受众与使用者也变得越来越多。这就要求机械臂的人机交互接口足够的简化，只有这样才可以使得其能够更好地服务于大众。

目前，可操控机械臂的人机交互通常通过大量的按键、摇杆与开关完成，由于机械臂不可避免的多关节多自由度设计问题，使得其控制平台也变得越发复杂。而相比于其使用环境与使用精度，这样的控制复杂度往往是冗余的，影响了其使用便捷性。

实用新型内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本实用新型旨在提供一种动作跟随式的无线机械臂控制电路，解决传统可操控机械臂操作冗余、复杂的问题。

为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案为：

一种动作跟随式的无线机械臂控制电路，包括发射端电路和接收端电路，所述发射端电路包括发射端控制模块以及分别与之连接的动作捕获模块、无线发送模块和发射端电源模块，所述动作捕获模块包括大臂角度传感器、小臂角度传感器和手掌微动开关，它们依次设置在人体的大臂、小臂和手掌处，所述接收端电路包括接收端控制模块以及分别与之连接的机械臂模块、无线接收模块以及接收端电源模块，所述机械臂模块包括5路舵机，协同完成机械臂的姿态、动作，所述无线发送模块与无线接收模块建立无线连接；所述动作捕获模块采集人体手臂姿态和手掌开合动作数据并传送给发射端控制模块，发射端控制模块通过无线连接将数据发送给接收端控制模块，接收端控制模块根据接收到的数据驱动5路舵机，分别输出机械臂的大臂前后自由度、大臂侧抬自由度、大臂自转自由度、小臂弯曲自由度和手掌开合自由度，实现机械臂与人体手臂的动作跟随。

基于上述技术方案的优选方案，所述发射端控制模块和接收端控制模块采用MSP430F5529芯片。

基于上述技术方案的优选方案，所述大臂角度传感器和小臂角度传感器采用MPU6050芯片。

基于上述技术方案的优选方案，所述大臂角度传感器的SCL、SDA端口对应连接发射端控制模块的P6.1、P6.0端口，所述小臂角度传感器的SCL、SDA端口对应连接发射端控制模块的P6.3、P6.2端口，所述手掌微动开关的输出端连接发射端控制模块的P1.6端口。

基于上述技术方案的优选方案，所述无线发送模块和无线接收模块采用CC2420芯片。

基于上述技术方案的优选方案，所述无线发送模块的CCA、FIFO、SCK、MISO、VRES、MOSI、CSN、FIFOP、SFD、REST端口对应连接发射端控制模块的P7.4、P3.0、P3.1、P2.6、P3.7、P4.0、P4.3、P1.2、P1.3、P1.4端口；所述无线接收模块的CCA、FIFO、SCK、MISO、VRES、MOSI、CSN、FIFOP、SFD、REST端口对应连接接收端控制模块的P6.2、P6.3、P6.4、P7.0、P4.2、P2.7、P3.2、P6.6、P1.6、P3.3端口。

基于上述技术方案的优选方案，所述5路舵机的型号为MG996R。

基于上述技术方案的优选方案，所述5路舵机的PWM端口对应连接接收端控制模块的P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P2.4端口。

采用上述技术方案带来的有益效果：

本实用新型设计了发射端和接收端，将发射端中的动作捕获模块安置在人体手臂上，获取人体手臂和手掌的姿态动作信息，并通过无线通信方式发送给接收端，从而控制机械臂部分完成动作跟随。本实用新型克服了传统机械臂操控需要专业控制人员的缺点，简化了人机交互操作，可令用户快速上手，在非高精度机械臂作业的场合中，降低了专业控制人员的培养开销，应用广泛。

附图说明

图1是本实用新型的基本组成框图；

图2是本实用新型中发射端电路的具体原理图；

图3是本实用新型中接收端电路的具体原理图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。

一种动作跟随式的无线机械臂控制电路，如图1所示，包括发射端电路和接收端电路，发射端电路包括发射端控制模块以及分别与之连接的动作捕获模块、无线发送模块和发射端电源模块，动作捕获模块包括大臂角度传感器、小臂角度传感器和手掌微动开关，它们依次设置在人体的大臂、小臂和手掌处。接收端电路包括接收端控制模块以及分别与之连接的机械臂模块、无线接收模块以及接收端电源模块，机械臂模块包括5路舵机，协同完成机械臂的姿态、动作。无线发送模块与无线接收模块建立无线连接。动作捕获模块采集人体手臂姿态和手掌开合动作数据并传送给发射端控制模块，发射端控制模块通过无线连接将数据发送给接收端控制模块，接收端控制模块根据接收到的数据驱动5路舵机，分别输出机械臂的大臂前后自由度、大臂侧抬自由度、大臂自转自由度、小臂弯曲自由度和手掌开合自由度，实现机械臂与人体手臂的动作跟随。

如图2所示，在发射端电路中，发射端控制模块采用MSP430F5529芯片。大臂角度传感器和小臂角度传感器采用MPU6050芯片。无线发送模块采用CC2420芯片。大臂角度传感器的SCL、SDA端口分别连接发射端控制模块的P6.1、P6.0端口，小臂角度传感器的SCL、SDA端口分别连接发射端控制模块的P6.3、P6.2端口，手掌微动开关的输出端连接发射端控制模块的P1.6端口。无线发送模块的CCA、FIFO、SCK、MISO、VRES、MOSI、CSN、FIFOP、SFD、REST端口分别连接发射端控制模块的P7.4、P3.0、P3.1、P2.6、P3.7、P4.0、P4.3、P1.2、P1.3、P1.4端口；所述无线接收模块的CCA、FIFO、SCK、MISO、VRES、MOSI、CSN、FIFOP、SFD、REST端口分别连接接收端控制模块的P6.2、P6.3、P6.4、P7.0、P4.2、P2.7、P3.2、P6.6、P1.6、P3.3端口。发射端电源模块为发射端各器件提供3.3V和5V的工作电压。

如图3所示，在接收端电路中，接收端控制模块采用MSP430F5529芯片。无线接收模块采用CC2420芯片。5路舵机的型号为MG996R。无线接收模块的CCA、FIFO、SCK、MISO、VRES、MOSI、CSN、FIFOP、SFD、REST端口分别连接接收端控制模块的P6.2、P6.3、P6.4、P7.0、P4.2、P2.7、P3.2、P6.6、P1.6、P3.3端口。5路舵机的PWM端口分别连接接收端控制模块的P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P2.4端口。接收端电源模块为接收端各器件提供3.3V、5V和6V的工作电压。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims

1.一种动作跟随式的无线机械臂控制电路，其特征在于：包括发射端电路和接收端电路，所述发射端电路包括发射端控制模块以及分别与之连接的动作捕获模块、无线发送模块和发射端电源模块，所述动作捕获模块包括大臂角度传感器、小臂角度传感器和手掌微动开关，它们依次设置在人体的大臂、小臂和手掌处，所述接收端电路包括接收端控制模块以及分别与之连接的机械臂模块、无线接收模块以及接收端电源模块，所述机械臂模块包括5路舵机，协同完成机械臂的姿态、动作，所述无线发送模块与无线接收模块建立无线连接；所述动作捕获模块采集人体手臂姿态和手掌开合动作数据并传送给发射端控制模块，发射端控制模块通过无线连接将数据发送给接收端控制模块，接收端控制模块根据接收到的数据驱动5路舵机，分别输出机械臂的大臂前后自由度、大臂侧抬自由度、大臂自转自由度、小臂弯曲自由度和手掌开合自由度，实现机械臂与人体手臂的动作跟随。

2.根据权利要求1所述动作跟随式的无线机械臂控制电路，其特征在于：所述发射端控制模块和接收端控制模块采用MSP430F5529芯片。

3.根据权利要求2所述动作跟随式的无线机械臂控制电路，其特征在于：所述大臂角度传感器和小臂角度传感器采用MPU6050芯片。

4.根据权利要求3所述动作跟随式的无线机械臂控制电路，其特征在于：所述大臂角度传感器的SCL、SDA端口对应连接发射端控制模块的P6.1、P6.0端口，所述小臂角度传感器的SCL、SDA端口对应连接发射端控制模块的P6.3、P6.2端口，所述手掌微动开关的输出端连接发射端控制模块的P1.6端口。

5.根据权利要求2所述动作跟随式的无线机械臂控制电路，其特征在于：所述无线发送模块和无线接收模块采用CC2420芯片。

6.根据权利要求5所述动作跟随式的无线机械臂控制电路，其特征在于：所述无线发送模块的CCA、FIFO、SCK、MISO、VRES、MOSI、CSN、FIFOP、SFD、REST端口对应连接发射端控制模块的P7.4、P3.0、P3.1、P2.6、P3.7、P4.0、P4.3、P1.2、P1.3、P1.4端口；所述无线接收模块的CCA、FIFO、SCK、MISO、VRES、MOSI、CSN、FIFOP、SFD、REST端口对应连接接收端控制模块的P6.2、P6.3、P6.4、P7.0、P4.2、P2.7、P3.2、P6.6、P1.6、P3.3端口。

7.根据权利要求2所述动作跟随式的无线机械臂控制电路，其特征在于：所述5路舵机的型号为MG996R。

8.根据权利要求7所述动作跟随式的无线机械臂控制电路，其特征在于：所述5路舵机的PWM端口对应连接接收端控制模块的P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P2.4端口。