一種五指仿生機(jī)械手的體感控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種五指仿生機(jī)械手的體感控制方法，該方法包括以下步驟：(1)通過(guò)體感設(shè)備采集體感圖像；(2)利用計(jì)算機(jī)程序分析體感圖像，發(fā)現(xiàn)手勢(shì)并進(jìn)行手勢(shì)判別；(3)運(yùn)用單片機(jī)設(shè)定體感手勢(shì)對(duì)應(yīng)的控制指令；(4)五指仿生機(jī)械手按照單片機(jī)的控制指令，完成指定的動(dòng)作。本發(fā)明設(shè)計(jì)了以體感手勢(shì)圖像為輸入信號(hào)的控制方法，可以操控五指仿生機(jī)械手的手指按照體感手勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)地動(dòng)作。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種五指仿生機(jī)械手的體感控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)械手控制方法，具體設(shè)計(jì)了以體感手勢(shì)圖像為輸入信號(hào)的五指仿生機(jī)械手控制方式，可以操控機(jī)械手的手指可以按照體感手勢(shì)實(shí)時(shí)地動(dòng)作，屬于智能控制領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人作業(yè)任務(wù)的復(fù)雜性也隨之不斷增加。五指仿生機(jī)械手作為一類(lèi)機(jī)器人終端操作裝置，具有多自由度、多指協(xié)調(diào)、靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)，在具有靈巧及精細(xì)要求的各類(lèi)任務(wù)中取得廣泛應(yīng)用。
[0003]目前的五指仿生機(jī)械手控制方法通常采用指令性操控，即操作人員通過(guò)計(jì)算機(jī)或其它控制設(shè)備直接向五指仿生機(jī)械手發(fā)送動(dòng)作指令，操控五指仿生機(jī)械手完成指定動(dòng)作。這種控制方式簡(jiǎn)單易行，但無(wú)法令五指仿生機(jī)械手參照人類(lèi)真實(shí)手勢(shì)進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。為了讓五指仿生機(jī)械手實(shí)時(shí)模仿操作人員的手勢(shì)動(dòng)作，一類(lèi)控制方式是令操作人員手上帶上數(shù)據(jù)手套，數(shù)據(jù)手套采集操作人員的手勢(shì)信息作為控制輸入信號(hào)，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)或其它控制設(shè)備對(duì)操作人員手勢(shì)判別，然后向五指仿生機(jī)械手發(fā)送對(duì)應(yīng)操控人員手勢(shì)的控制指令，從而操縱五指仿生機(jī)械手模擬操作人員的手勢(shì)動(dòng)作。這類(lèi)控制方式雖然實(shí)現(xiàn)了五指仿生機(jī)械手對(duì)操作人員手勢(shì)的實(shí)時(shí)模仿，但是數(shù)據(jù)手套操作不便且成本昂貴，在實(shí)用和推廣方面具有較大局限性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)目前五指仿生機(jī)械手控制方式的局限性，提供一種以操作人員體感手勢(shì)圖像為輸入控制信號(hào)，操控五指仿生機(jī)械手的手指按照體感手勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)地動(dòng)作的機(jī)械手控制方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種五指仿生機(jī)械手的體感控制方法，該方法包括以下步驟:(1)通過(guò)體感設(shè)備采集體感圖像；(2)利用計(jì)算機(jī)程序分析體感圖像，發(fā)現(xiàn)手勢(shì)并進(jìn)行手勢(shì)判別；(3)運(yùn)用單片機(jī)設(shè)定體感手勢(shì)對(duì)應(yīng)的控制指令；(4)五指仿生機(jī)械手按照單片機(jī)的控制指令，完成指定的動(dòng)作。本發(fā)明設(shè)計(jì)了以體感手勢(shì)圖像為輸入信號(hào)的控制方式，可以操控五指仿生機(jī)械手的手指按照體感手勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)地動(dòng)作。
[0006]優(yōu)選方案:采用Leap Mot1n作為體感設(shè)備采集體感手勢(shì)圖像,將采集的圖像通過(guò)USB接口傳輸至計(jì)算機(jī)。
[0007]優(yōu)選方案:通過(guò)計(jì)算機(jī)程序預(yù)定義三種體感手勢(shì)類(lèi)型，分別為:五指握拳(手勢(shì)A)、食指伸出其余四指握拳(手勢(shì)B)和拇指食指彎曲成環(huán)狀其余三指伸出(手勢(shì)C)。
[0008]優(yōu)選方案:通過(guò)計(jì)算機(jī)程序發(fā)現(xiàn)體感圖像中的手勢(shì)，判定其類(lèi)別并設(shè)置對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)，將控制參數(shù)值通過(guò)UART串口向MSP430單片機(jī)發(fā)送。
[0009]優(yōu)選方案:MSP430單片機(jī)根據(jù)接收到的控制參數(shù)值設(shè)置對(duì)應(yīng)的PWM波控制指令，并向機(jī)械手發(fā)送該指令。
[0010]優(yōu)選方案:五指仿生機(jī)械手根據(jù)PWM波控制指令調(diào)整舵機(jī)組狀態(tài)，完成指定的手指動(dòng)作。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明方法的流程圖。
[0012]圖2是本發(fā)明中的計(jì)算機(jī)程序流程圖。
[0013]圖3是本發(fā)明中的單片機(jī)程序流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將結(jié)合附圖對(duì)最佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]圖1所示為本發(fā)明的工作流程圖。步驟10開(kāi)始,步驟11采用Leap Mot1n作為體感設(shè)備采集手勢(shì)圖像，將采集的圖像通過(guò)USB接口傳輸至計(jì)算機(jī)。步驟12通過(guò)計(jì)算機(jī)程序發(fā)現(xiàn)體感圖像中的手勢(shì)，判定其類(lèi)型(即計(jì)算機(jī)程序預(yù)定義的三種體感手勢(shì)類(lèi)型，分別為:五指握拳(手勢(shì)A)、食指伸出其余四指握拳(手勢(shì)B)和拇指食指彎曲成環(huán)狀其余三指伸出(手勢(shì)C))并設(shè)置對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)，將控制參數(shù)值通過(guò)UART串口通訊向MSP430單片機(jī)發(fā)送，具體過(guò)程見(jiàn)圖2。在步驟13，MSP430單片機(jī)根據(jù)接收到的控制參數(shù)值設(shè)置對(duì)應(yīng)的PWM波控制指令，并向機(jī)械手發(fā)送該指令，具體過(guò)程見(jiàn)圖3。在步驟14，五指仿生機(jī)械手根據(jù)步驟13發(fā)送的PWM波控制指令調(diào)整舵機(jī)組狀態(tài)，完成指定的手指動(dòng)作。步驟15是結(jié)束狀態(tài)。
[0016]圖2所示為本發(fā)明的計(jì)算機(jī)處理部分程序流程圖。步驟1200開(kāi)始。在步驟1201，計(jì)算機(jī)通過(guò)USB接口接收Leap Mot1n采集到的圖像。步驟1202判斷圖像是否為手勢(shì)A，如果是則進(jìn)入步驟1203，否則進(jìn)入步驟1204。步驟1203將控制參數(shù)設(shè)置為手勢(shì)A對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，然后進(jìn)入步驟1208。步驟1204判斷圖像是否為手勢(shì)B，如果是則進(jìn)入步驟1205，不是則進(jìn)入步驟1206。步驟1205將控制參數(shù)設(shè)置為手勢(shì)B對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，然后進(jìn)入步驟1208。步驟1206判斷圖像是否為手勢(shì)C，如果是則進(jìn)入步驟1207，否則表示采集圖像并非包含在預(yù)定義的三種手勢(shì)中，轉(zhuǎn)到步驟1201，重新采集體感手勢(shì)圖像。步驟1207將控制參數(shù)設(shè)置為手勢(shì)C對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，然后進(jìn)入步驟1208。步驟1208以UART串口通信模式向單片機(jī)發(fā)送控制參數(shù)值。步驟1209是結(jié)束狀態(tài)。
[0017]圖3所示為本發(fā)明的單片機(jī)處理部分程序流程圖。步驟1300開(kāi)始。步驟1301，MSP430單片機(jī)通過(guò)UART串口接收計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制參數(shù)值，送入步驟1302。步驟1302判斷接收到的控制參數(shù)值是否為手勢(shì)A對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，如果是則進(jìn)入步驟1303，否則進(jìn)入1304。在步驟1303，單片機(jī)根據(jù)接收到的手勢(shì)A的參數(shù)值設(shè)置對(duì)應(yīng)的PWM波指令，然后進(jìn)入步驟1308。步驟1304判斷接收到的控制參數(shù)值是否為手勢(shì)B對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，如果是則進(jìn)入步驟1305，否則進(jìn)入1306。在步驟1305，單片機(jī)根據(jù)接收到的手勢(shì)B的參數(shù)值設(shè)置對(duì)應(yīng)的PWM波指令，然后進(jìn)入步驟1308。步驟1306判斷接收到的控制參數(shù)值是否為手勢(shì)C對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，如果是則進(jìn)入步驟1307，否則未從單片機(jī)接收到有效控制參數(shù)值，轉(zhuǎn)到步驟1301，重新接收控制參數(shù)值。步驟1307，單片機(jī)根據(jù)接收到的手勢(shì)C的參數(shù)值設(shè)置對(duì)應(yīng)的PWM波指令，然后進(jìn)入步驟1308。步驟1308是結(jié)束狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種五指仿生機(jī)械手的體感控制方法，其步驟是: (1)通過(guò)體感設(shè)備采集體感圖像； (2)利用計(jì)算機(jī)程序分析體感圖像，發(fā)現(xiàn)手勢(shì)并進(jìn)行手勢(shì)判別； (3)運(yùn)用單片機(jī)設(shè)定體感手勢(shì)對(duì)應(yīng)的控制指令； (4)五指仿生機(jī)械手按照單片機(jī)的控制指令，完成指定的動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五指仿生機(jī)械手的體感控制方法，其特征是:在(I)中，采用Leap Mot1n作為五指仿生機(jī)械手控制系統(tǒng)的體感設(shè)備采集體感手勢(shì)圖像，將采集的圖像通傳輸至計(jì)算機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五指仿生機(jī)械手的體感控制方法，其特征是:在(2)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序預(yù)定義三種體感手勢(shì)類(lèi)型，分別為:五指握拳(手勢(shì)A)、食指伸出其余四指握拳(手勢(shì)B)和拇指食指彎曲成環(huán)狀其余三指伸出(手勢(shì)C)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五指仿生機(jī)械手的體感控制方法，其特征是:在(2)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序發(fā)現(xiàn)體感圖像中的手勢(shì)，判定其類(lèi)別并設(shè)置對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)，將控制參數(shù)值向單片機(jī)發(fā)送。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五指仿生機(jī)械手的體感控制方法，其特征是:在(3)中，單片機(jī)根據(jù)接收到的控制參數(shù)值設(shè)置對(duì)應(yīng)的PWM波控制指令，并向機(jī)械手發(fā)送該指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五指仿生機(jī)械手的體感控制方法，其特征是:在(4)中，五指仿生機(jī)械手根據(jù)PWM波控制指令調(diào)整舵機(jī)組狀態(tài)，完成指定的手指動(dòng)作。
【文檔編號(hào)】B25J9/16GK104308844SQ201410421857
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】任鵬, 李明軒, 余興瑞, 孫文健 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)