CN207037379U - 一种基于fpga和嵌入式的手势识别与控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于FPGA和嵌入式的手势识别与控制系统，包括保护机盒和工业机械臂，所述保护机盒通过微机连接工业机械臂，所述微机通过伺服舵机连接于工业机械臂的驱动部分，所述保护机盒的上表面镶嵌有液晶显示器，保护机盒的前侧面安装有摄像头数据驱动；摄像头数据驱动连接有摄像头；保护机盒的右上角连接有可充电锂电池，保护机盒内安装图像处理模块；图像处理模块内部安装有中央处理器，中央处理器包括控制模块、计算模块、存储器和通信适配模块，控制模块包括写控制模块和读控制模块。本实用新型具有数据传输量小，速度高，系统识别率高，容易推广且价格低廉的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及手势识别及自动控制领域，具体为一种手势识别及控制系统。
背景技术
手势是一种自然、直观、易于学习的人机交互手段。人机之间的通讯将不再需要中间媒体，用户可以简单地定义一种适当的手势来对周围的机器进行控制；基于视觉传感器的手势识别通过摄像装置采集手势信息，此方法优点在于脱离了与工具的直觉接触，不需要使用解析的方法数据特征传输，缺点在于输入数据量大，需通过计算机提取图片特征达成判断，在广泛推广中难度较大。
基于数据手套的手势识别系统，是利用数据手套和位置跟踪测量手势在空间运动的轨迹和时序信息，这种方法的优点是输入数据量小，速度高，系统的识别率高，缺点是打手势的人要穿戴复杂的数据手套和位置跟踪器，并且输入设备比较昂贵。
实用新型内容
为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种基于FPGA和嵌入式的手势识别与控制系统，能够实现数据传输量小，速度高，系统识别率高，容易推广且价格低廉的优点。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于FPGA和嵌入式的手势识别与控制系统，包括保护机盒和工业机械臂，所述保护机盒通过微机连接工业机械臂，所述微机通过伺服舵机连接于工业机械臂的驱动部分，所述保护机盒的上表面镶嵌有液晶显示器，所述保护机盒的前侧面安装有摄像头数据驱动；所述摄像头数据驱动连接有摄像头；所述保护机盒的右上角 连接有可充电锂电池，所述保护机盒内安装图像处理模块；所述图像处理模块内部安装有中央处理器，所述中央处理器包括控制模块、计算模块、存储器和通信适配模块，所述控制模块包括写控制模块和读控制模块，所述存储器与读控制模块、计算模块、通信适配模块进行双向数据传输，所述写控制模块控制计算模块和通信适配模块的数据写入，所述读控制模块控制计算模块和通信适配模块的数据读出。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述图像处理模块通过FPGA实现。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述微机采用STM32芯片作为核心控制部分，STM32芯片的可变静态控制器FSMC并行总线接口与图像处理模块1进行连接，配置出数据、地址、控制三总线进行连接。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述工业机械臂采用炭纤维复合材料。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设置图像处理模块和微处理器，采集手势图像，对图像信息进行计算、保存、传输、控制，具有传输数据量小，传输效率高的优点；通过设置中央处理器，采用FPGA实现核心处理，具有多路并行数据处理的优越性；通过设置控制模块，对采集的图像信息进行读与写的控制，保证数据传输高效、稳定；通过设置通信适配模块，将FPGA作为STM32的外接SRAM配置，配置出数据/地址/控制三总线进行连接，达到既能控制又有较高的传输速度的目的；通过设置STM32，控制伺服舵机，具有简单、精度高、成本低、体积小的特点，根据伺服舵机的速度变化，控制信号的信号脉宽的变化速度；通过设置工业机械臂，根据前级图像数据，实时进行反馈响应，后级工业机械臂迅速而精确的做出反应。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为中央处理器内部结构示意图。
图中：1-图像处理模块；2-微机；3-保护机盒；4-液晶显示器；5-摄像头数据驱动；6-摄像头；7-可充电锂电池；8-中央处理器；9-控制模块；10-计算模块；11-存储器；12-通信适配模块；13-写控制；14-读控制；16-工业机械臂；17-伺服舵机。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
实施例：
如图1和图2所示，本实用新型提供了一种基于FPGA和嵌入式的手势识别与控制系统，包括保护机盒3和工业机械臂16，所述保护机盒3通过微机2连接工业机械臂16，所述微机2通过伺服舵机17连接于工业机械臂16的驱动部分，所述保护机盒3的上表面镶嵌有液晶显示器4，所述保护机盒3的前侧面安装有摄像头数据驱动5；所述摄像头数据驱动5连接有摄像头6；所述保护机盒3的右上角连接有可充电锂电池7，所述保护机盒3内安装图像处理模块1；所述图像处理模块1内部安装有中央处理器8，所述中央处理器8包括控制模块9、计算模块10、存储器11和通信适配模块12，所述控制模块9包括写控制模块13和读控制模块14，所述存储器11与读控制模块14、计算模块10、通信适配模块12进行双向数据传输，所述写控制模块13控制计算模块10和通信适配模块12的数据写入，所述读控制模块14控制计算模块 10和通信适配模块12的数据读出。
所述图像处理模块1通过FPGA实现；所述微机2采用STM32芯片作为核心控制部分，STM32芯片的可变静态控制器FSMC并行总线接口与图像处理模块1进行连接，配置出数据、地址、控制三总线进行连接。
所述工业机械臂16采用炭纤维复合材料,工业机械臂采用哈尔滨斯坦科技开发有限公司生产的工业机械臂，工业机械臂是拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置；工业机械臂采用电动式的工业机械臂，通过伺服舵机来控制其驱动部分实现模拟手势的功能。
需要说明的是，本实用新型中的中央处理器8的控制模块9、计算模块10、存储器11和通信适配模块12等模块均为中央处理器8本身具有的模块，均为电子学领域内现有技术。
举例说明：一个动态手势信息，通过摄像头捕捉图像信息，将图像信息传输到图像处理模块，基于FPGA平台对手势图像信息进行识别，计算，保存，通过微处理器对图像进行控制，并将最终处理的图像数据，传送到工业机械臂，利用伺服舵机控制工业机械臂做出响应。
本实用新型的主要特点在于，本实用新型通过设置图像处理模块和微处理器，采集手势图像，对图像信息进行计算、保存、传输、控制，具有传输数据量小，传输效率高的优点；通过设置中央处理器，采用FPGA实现核心处理，具有多路并行数据处理的优越性；通过设置控制模块，对采集的图像信息进行读与写的控制，保证数据传输高效、稳定；通过设置通信适配模块，将FPGA作为STM32的外接SRAM配置，配置出数据/地址/控制三总线进行连接，达到既能控制又有较高的传输速度的目的；通过设置STM32，控制伺服舵机，具有简单、精度高、成本低、体积小的特点，根据伺服舵机的速度变化，控制信号的信号脉宽的变化速度；通过设置工业机械臂，根据前级图像数据， 实时进行反馈响应，后级工业机械臂迅速而精确的做出反应。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (4)
1.一种基于FPGA和嵌入式的手势识别与控制系统，其特征在于：包括保护机盒(3)和工业机械臂(16)，所述保护机盒(3)通过微机(2)连接工业机械臂(16)，所述微机(2)通过伺服舵机(17)连接于工业机械臂(16)的驱动部分，所述保护机盒(3)的上表面镶嵌有液晶显示器(4)，所述保护机盒(3)的前侧面安装有摄像头数据驱动(5)；所述摄像头数据驱动(5)连接有摄像头(6)；所述保护机盒(3)的右上角连接有可充电锂电池(7)，所述保护机盒(3)内安装图像处理模块(1)；所述图像处理模块(1)内部安装有中央处理器(8)，所述中央处理器(8)包括控制模块(9)、计算模块(10)、存储器(11)和通信适配模块(12)，所述控制模块(9)包括写控制模块(13)和读控制模块(14)，所述存储器(11)与读控制模块(14)、计算模块(10)、通信适配模块(12)进行双向数据传输，所述写控制模块(13)控制计算模块(10)和通信适配模块(12)的数据写入，所述读控制模块(14)控制计算模块(10)和通信适配模块(12)的数据读出。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和嵌入式的手势识别与控制系统，其特征在于：所述图像处理模块(1)通过FPGA实现。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和嵌入式的手势识别与控制系统，其特征在于：所述微机(2)采用STM32芯片作为核心控制部分，STM32芯片的可变静态控制器FSMC并行总线接口与图像处理模块(1)进行连接，配置出数据、地址、控制三总线进行连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和嵌入式的手势识别与控制系统，其特征在于：所述工业机械臂(16)采用炭纤维复合材料。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115327999A (zh) * | 2022-09-07 | 2022-11-11 | 大连理工大学 | 一种基于stm32芯片和fpga的agv控制电路 |
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2017
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