本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)態(tài)采集系統(tǒng)，具體涉及一種通過捕捉手部運(yùn)動(dòng)來輔助機(jī)械臂的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著網(wǎng)絡(luò)技巧的發(fā)展，機(jī)械手的聯(lián)網(wǎng)操作問題也是以后發(fā)展的方向。工業(yè)機(jī)器人是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，迅速發(fā)展起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。我國塑料機(jī)械已成為機(jī)械制造業(yè)發(fā)展最快的行業(yè)之一，年需求量在不斷的加大。我國塑料機(jī)械產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展主要有以下兩個(gè)大因素：一是對(duì)高技術(shù)含量裝備的需求所帶來的設(shè)備更新及陳舊設(shè)備的淘汰；二是海內(nèi)塑料加工產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)塑料機(jī)械的需求旺盛。

現(xiàn)有采用編程對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行控制需要預(yù)先對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行編程，編程難度高，同時(shí)，同一組程序的適應(yīng)性有限，在修改機(jī)械臂工作過程時(shí)較為麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是降低機(jī)械手編程難度，目的在于提供一種通過捕捉手部運(yùn)動(dòng)來輔助機(jī)械臂的系統(tǒng)，解決現(xiàn)有采用編程對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行控制需要預(yù)先對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行編程，編程難度高，同時(shí)，同一組程序的適應(yīng)性有限，在修改機(jī)械臂工作過程時(shí)較為麻煩的問題。

本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種通過捕捉手部運(yùn)動(dòng)來輔助機(jī)械臂的系統(tǒng)，包括機(jī)械手模塊，還包括上位機(jī)、與上位機(jī)連接控制通信模塊、上位機(jī)連接的上位傳感器、與上位機(jī)連接的下位處理器、與下位處理器連接的中間傳感器和與下位處理器連接的末端傳感器；

機(jī)械手模塊：接收控制通信模塊發(fā)送的控制信號(hào)，將控制信號(hào)儲(chǔ)存并根據(jù)儲(chǔ)存的控制信號(hào)進(jìn)行工作；

控制通信模塊：接收上位機(jī)發(fā)送的控制信號(hào)，將上位機(jī)發(fā)送的控制信號(hào)處理后發(fā)送給機(jī)械手模塊；

上位機(jī)：接收手部動(dòng)作采集模塊發(fā)送的數(shù)字信號(hào)，將接收到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)后發(fā)送給控制通信模塊；

上位傳感器：檢測自身的三軸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處理為上位運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)；

下位處理器：接收中間傳感器發(fā)送的中間運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和末端傳感器發(fā)送的末端運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，整合為下位運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)；

中間傳感器：檢測自身的三軸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處理為中間運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送給下位處理器；

末端傳感器：檢測自身的三軸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處理為末端運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送給下位處理器。

在系統(tǒng)工作時(shí)，上位傳感器安裝在操作員的手臂上，中間傳感器安裝在操作員的手掌上，末端傳感器安裝在操作員的手指上。在系統(tǒng)工作時(shí)，上位傳感器安裝在操作員的手臂上，中間傳感器安裝在操作員的手掌上，末端傳感器安裝在操作員的手指上。由于上位傳感器安裝在手臂上，上位傳感器采集自身的三軸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)即為手臂的三軸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同理中間傳感器檢測手掌的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、末端傳感器檢測手指的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，中間傳感器和末端傳感器將檢測到的數(shù)據(jù)發(fā)送給下位處理器，下位處理器將中間傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)與末端傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)整合后發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)將下位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)與上位傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)按相同時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配后發(fā)送控制信號(hào)給控制通信模塊，控制通信模塊將控制信號(hào)發(fā)送給機(jī)械手模塊，機(jī)械手模塊將控制信號(hào)進(jìn)行儲(chǔ)存，同時(shí)根據(jù)儲(chǔ)存的控制信號(hào)進(jìn)行工作，用固定的控制信號(hào)來取代原有的控制程序進(jìn)行工作，不需要進(jìn)行編程，再需要更改機(jī)械手的工作模式是，只需要通過本系統(tǒng)再錄入一套控制信號(hào)即可。

所述機(jī)械手模塊包括機(jī)械手指，所述下位處理器數(shù)量至少與機(jī)械手指的數(shù)量相同。所述連接在下位處理器上的末端傳感器數(shù)量至少與下位處理器的數(shù)量相同。所述下位處理器數(shù)量至少與機(jī)械手指的數(shù)量相同。每個(gè)機(jī)械手指都與一個(gè)操作員的手指對(duì)應(yīng)，同時(shí)每個(gè)下位處理器對(duì)應(yīng)一個(gè)手指，因此，下位處理器的數(shù)量至少與機(jī)械手指的數(shù)量相同。末端傳感器連接在手指上，每個(gè)下位處理器對(duì)應(yīng)一個(gè)手指，因此末端傳感器的數(shù)量至少與下位處理器的數(shù)量相同。

所述連接在下位處理器上的中間傳感器數(shù)量為一。一般情況下，一個(gè)手臂上只會(huì)連接一個(gè)手掌，因此一套系統(tǒng)中只需要一個(gè)中間傳感器就可使系統(tǒng)正常工作。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本實(shí)用新型一種通過捕捉手部運(yùn)動(dòng)來輔助機(jī)械臂的系統(tǒng)，采用捕捉人手部的運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行控制，無需復(fù)雜的編程，適應(yīng)性強(qiáng)；

2、本實(shí)用新型一種通過捕捉手部運(yùn)動(dòng)來輔助機(jī)械臂的系統(tǒng)，改進(jìn)成本低，可基于現(xiàn)有設(shè)備改造。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本實(shí)用新型，并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。

實(shí)施例

如圖1所示，本實(shí)用新型一種通過捕捉手部運(yùn)動(dòng)來輔助機(jī)械臂的系統(tǒng)，用于捕捉手臂、手掌以及一個(gè)手指的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手臂工作信號(hào)的錄入，包括機(jī)械手模塊，還包括上位機(jī)、與上位機(jī)連接控制通信模塊、上位機(jī)連接的上位傳感器、與上位機(jī)連接的下位處理器、與下位處理器連接的中間傳感器和與下位處理器連接的末端傳感器；機(jī)械手模塊包括現(xiàn)場控制器、連接在現(xiàn)場控制器上的現(xiàn)場通信模塊、連接在現(xiàn)場控制器上的數(shù)據(jù)庫、連接在現(xiàn)場控制器上的機(jī)械手臂、連接在現(xiàn)場控制器上的機(jī)械手掌、連接在現(xiàn)場控制器上的機(jī)械手指、連接在現(xiàn)場控制器上的手臂反饋傳感器、連接在現(xiàn)場控制器上的手掌反饋傳感器、連接在現(xiàn)場控制器上的手指反饋傳感器，機(jī)械手模塊通過現(xiàn)場通信模塊與控制通信模塊進(jìn)行通信，通信協(xié)議采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)；所述上位機(jī)采用Intel Xeon E5處理器的微機(jī)，數(shù)據(jù)庫采用硬盤，下位處理器采用MC9S12H，現(xiàn)場控制器采用S12MagniV，所述上位傳感器、中間傳感器、下位傳感器、手臂反饋傳感器、手掌反饋傳感器和手指反饋傳感器均采用MPU6050三軸陀螺儀芯片，三軸陀螺儀能同時(shí)測定6個(gè)方向的位置，移動(dòng)軌跡，加速。在系統(tǒng)工作時(shí)，上位傳感器安裝在操作員的手臂上，中間傳感器安裝在操作員的手掌上，末端傳感器安裝在操作員的手指上。由于上位傳感器安裝在手臂上，上位傳感器采集自身的三軸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)即為手臂的三軸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同理中間傳感器檢測手掌的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、末端傳感器檢測手指的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，中間傳感器和末端傳感器將檢測到的數(shù)據(jù)發(fā)送給下位處理器，下位處理器將中間傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)與末端傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)整合后發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)將下位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)與上位傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)按相同時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配后通過現(xiàn)場通信模塊發(fā)送控制信號(hào)給機(jī)械手模塊，機(jī)械手模塊將控制信號(hào)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫中，現(xiàn)場控制器提取數(shù)據(jù)庫中的控制信號(hào)，將上位傳感器的發(fā)送的上位運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)提取出來，結(jié)合手臂反饋傳感器發(fā)送的手臂反饋信號(hào)后，處理成手臂控制信號(hào)發(fā)送給機(jī)械臂；將中間傳感器的發(fā)送的中間運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)提取出來，結(jié)合手掌反饋傳感器發(fā)送的手掌反饋信號(hào)后，處理成手掌控制信號(hào)發(fā)送給機(jī)械手掌；將末端傳感器的發(fā)送的末端運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)提取出來，結(jié)合手指反饋傳感器發(fā)送的手指反饋信號(hào)后，處理成手指控制信號(hào)發(fā)送給機(jī)械手指，機(jī)械手臂、機(jī)械手掌，機(jī)械手指根據(jù)相應(yīng)的控制信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作。所述機(jī)械手模塊包括機(jī)械手指，所述下位處理器數(shù)量至少與機(jī)械手指的數(shù)量相同。所述連接在下位處理器上的末端傳感器數(shù)量至少與下位處理器的數(shù)量相同。所述下位處理器數(shù)量至少與機(jī)械手指的數(shù)量相同。每個(gè)機(jī)械手指都與一個(gè)操作員的手指對(duì)應(yīng)，同時(shí)每個(gè)下位處理器對(duì)應(yīng)一個(gè)手指，因此，下位處理器的數(shù)量至少與機(jī)械手指的數(shù)量相同。末端傳感器連接在手指上，每個(gè)下位處理器對(duì)應(yīng)一個(gè)手指，因此末端傳感器的數(shù)量至少與下位處理器的數(shù)量相同。所述連接在下位處理器上的中間傳感器數(shù)量為一。一般情況下，一個(gè)手臂上只會(huì)連接一個(gè)手掌，因此一套系統(tǒng)中只需要一個(gè)中間傳感器就可使系統(tǒng)正常工作。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。