一種具有手勢學(xué)習(xí)功能的通用機(jī)械臂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有手勢學(xué)習(xí)功能的通用機(jī)械臂。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，例如車間焊接、注塑等領(lǐng)域中應(yīng)用到的機(jī)械臂，現(xiàn)有技術(shù)中的機(jī)械臂包括一種可以模仿人手動作的多關(guān)節(jié)機(jī)械臂，這種機(jī)械臂可以代替人類從事一些高難度高危工作。
[0003]但是現(xiàn)有機(jī)械臂的調(diào)節(jié)普遍采取手動輸入角度數(shù)字、通過滑桿控制以及在3D建模軟件中進(jìn)行調(diào)節(jié)等方式，需要逐個對關(guān)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，不容易流暢地做出整體動作，故而調(diào)節(jié)效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的機(jī)械臂調(diào)節(jié)效率較低，并且機(jī)械臂動作自由度較低的問題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種具有手勢學(xué)習(xí)功能的通用機(jī)械臂，包括佩戴在手臂部位的動作捕捉裝置、機(jī)械臂和控制系統(tǒng)，所述機(jī)械臂具有與手臂各關(guān)節(jié)分別對應(yīng)的多個第一機(jī)械關(guān)節(jié)，所述動作捕捉裝置具有多個與所述第一機(jī)械關(guān)節(jié)分別對應(yīng)匹配的第二機(jī)械關(guān)節(jié)，每個所述第二機(jī)械關(guān)節(jié)上分別設(shè)有一個與所述控制系統(tǒng)連接的傳感器，所述動作捕捉裝置的動作由所述傳感器轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信號后反饋至所述控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)讀取并記錄所述數(shù)據(jù)信號，所述控制系統(tǒng)將所述數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理后發(fā)送給所述機(jī)械臂，使所述機(jī)械臂做出與所述動作捕捉裝置相同的動作。
[0006]在上述方案中，所述控制系統(tǒng)采取同步或異步方式控制所述機(jī)械臂做出與所述動作捕捉裝置相同的動作。
[0007]在上述方案中，所述控制系統(tǒng)檢驗所述傳感器的數(shù)據(jù)信號的準(zhǔn)確性，然后將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)化為指令代碼發(fā)送到所述機(jī)械臂做出與所述動作捕捉裝置相同的動作。
[0008]在上述方案中，所述控制系統(tǒng)將所述傳感器的數(shù)據(jù)信號保存并轉(zhuǎn)化為指令代碼，然后將指令代碼發(fā)送到所述機(jī)械臂做出與所述動作捕捉裝置相同的動作。
[0009]在上述方案中，所述機(jī)械臂具有七個所述第一機(jī)械關(guān)節(jié)，各所述第一機(jī)械關(guān)節(jié)分別與手臂的肩部、肘部和腕部關(guān)節(jié)的位置對應(yīng)，所述控制系統(tǒng)控制所述機(jī)械臂通過各所述第一機(jī)械關(guān)節(jié)依次實(shí)現(xiàn)與手臂相同的肩部轉(zhuǎn)動、上臂的上下抬動、上臂的旋轉(zhuǎn)、肘關(guān)節(jié)的彎曲、下臂的傾斜以及腕部的左右抬動和翻轉(zhuǎn)等動作。
[0010]在上述方案中，所述動作捕捉裝置具有七個所述第二機(jī)械關(guān)節(jié)，各所述第二機(jī)械關(guān)節(jié)分別與手臂的肩部、肘部、腕部關(guān)節(jié)的位置對應(yīng)，手臂帶動所述動作捕捉裝置并通過各所述第二機(jī)械關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)肩部轉(zhuǎn)動、上臂的上下抬動、上臂的旋轉(zhuǎn)、肘關(guān)節(jié)的彎曲、下臂的傾斜以及腕部的左右抬動和翻轉(zhuǎn)等動作。
[0011]在上述方案中，所述傳感器包括用于測量所述第二機(jī)械關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度的第一傳感器和用于測量所述第二機(jī)械關(guān)節(jié)移動距離的第二傳感器。
[0012]本發(fā)明，通過安裝在動作捕捉裝置上的傳感器，使控制系統(tǒng)快速控制機(jī)械臂做出與人的手臂相同的動作，調(diào)節(jié)效率相比傳統(tǒng)機(jī)械臂較高，同時機(jī)械臂設(shè)有與人體關(guān)節(jié)對應(yīng)的機(jī)械關(guān)節(jié)使得機(jī)械臂的自由度大大提高。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的原理不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做出詳細(xì)的說明。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種具有手勢學(xué)習(xí)功能的通用機(jī)械臂的原理示意圖，包括佩戴在手臂部位的動作捕捉裝置1、機(jī)械臂2和控制系統(tǒng)6，機(jī)械臂2與控制系統(tǒng)6連接，機(jī)械臂2具有與手臂各關(guān)節(jié)分別對應(yīng)的多個第一機(jī)械關(guān)節(jié)3，動作捕捉裝置I具有多個與第一機(jī)械關(guān)節(jié)3分別對應(yīng)匹配的第二機(jī)械關(guān)節(jié)4，每個第二機(jī)械關(guān)節(jié)4上分別設(shè)有一個與所述控制系統(tǒng)6連接的傳感器5，傳感器5包括用于測量第二機(jī)械關(guān)節(jié)4旋轉(zhuǎn)角度的第一傳感器和用于測量第二機(jī)械關(guān)節(jié)4移動距離的第二傳感器，動作捕捉裝置I的動作由傳感器5轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信號后反饋至控制系統(tǒng)6，控制系統(tǒng)6讀取并記錄數(shù)據(jù)信號，控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理后發(fā)送給機(jī)械臂2，使機(jī)械臂2做出與動作捕捉裝置I相同的動作。
[0016]實(shí)際運(yùn)用中，可以根據(jù)用戶的不同需求，將控制系統(tǒng)6設(shè)計為同步或異步方式控制機(jī)械臂2做出與動作捕捉裝置I相同的動作，包括以下兩種方式:
[0017]I)、控制系統(tǒng)6檢驗傳感器3的數(shù)據(jù)信號的準(zhǔn)確性，然后將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)化為指令代碼發(fā)送到機(jī)械臂2做出與動作捕捉裝置I相同的動作。
[0018]2)、控制系統(tǒng)6將傳感器3的數(shù)據(jù)信號保存并轉(zhuǎn)化為指令代碼，然后將指令代碼發(fā)送到機(jī)械臂2做出與動作捕捉裝置I相同的動作。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選地，機(jī)械臂2具有七個所述第一機(jī)械關(guān)節(jié)3，各第一機(jī)械關(guān)節(jié)3分別與手臂的肩部、肘部和腕部關(guān)節(jié)的位置對應(yīng)，控制系統(tǒng)6控制機(jī)械臂2通過各第一機(jī)械關(guān)節(jié)3依次實(shí)現(xiàn)與手臂相同的肩部轉(zhuǎn)動、上臂的上下抬動、上臂的旋轉(zhuǎn)、肘關(guān)節(jié)的彎曲、下臂的傾斜以及腕部的左右抬動和翻轉(zhuǎn)等動作。動作捕捉裝置I具有七個第二機(jī)械關(guān)節(jié)4，各第二機(jī)械關(guān)節(jié)4分別與手臂的肩部、肘部、腕部關(guān)節(jié)的位置對應(yīng)，手臂帶動動作捕捉裝置I并通過各第二機(jī)械關(guān)節(jié)4實(shí)現(xiàn)肩部轉(zhuǎn)動、上臂的上下抬動、上臂的旋轉(zhuǎn)、肘關(guān)節(jié)的彎曲、下臂的傾斜以及腕部的左右抬動和翻轉(zhuǎn)等動作。
[0020]具體來說，本發(fā)明中的動作捕捉裝置I與機(jī)械臂2分別通過第一機(jī)械關(guān)節(jié)3和第二機(jī)械關(guān)節(jié)4可以模擬人類骨骼結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)七個關(guān)節(jié)的自由運(yùn)動，包括:
[0021 ] I)、肩部驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)整個手臂的360度旋轉(zhuǎn)；
[0022]2)、上臂抬動，上臂與機(jī)械臂肩在待命狀態(tài)時呈90°，而且上臂可在與機(jī)械臂肩呈90°的平面內(nèi)相對機(jī)械臂肩進(jìn)行轉(zhuǎn)動，也就是說根據(jù)肩關(guān)節(jié)不同的角度位置，整個手臂的抬動方向是可控的；
[0023]3)、上臂旋轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)除肩關(guān)節(jié)外的手臂的旋轉(zhuǎn)；
[0024]4)、肘關(guān)節(jié)彎曲，可實(shí)現(xiàn)肘關(guān)節(jié)的彎曲運(yùn)動；
[0025]5)、前臂旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手腕和機(jī)械臂2的轉(zhuǎn)動、水平和傾斜操作，使機(jī)械臂2的機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)任意角度傾斜；
[0026]6)、腕部的左右動作，此使機(jī)械臂2的機(jī)械手能小范圍的移動，定位更準(zhǔn)確，移動更靈活；
[0027]7)、腕部的上下移動，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的翻腕動作。
[0028]動作捕捉裝置I與機(jī)械臂2可實(shí)現(xiàn)上述動作協(xié)調(diào)一致，并與控制主機(jī)6連接預(yù)生成指令代碼完成整個模仿操作，從而使控制主機(jī)6控制機(jī)械臂2實(shí)現(xiàn)如同人手一樣的全方位的協(xié)調(diào)的自由動作。
[0029]本發(fā)明，通過安裝在動作捕捉裝置上的傳感器，使控制系統(tǒng)快速控制機(jī)械臂做出與人的手臂相同的動作，調(diào)節(jié)效率相比傳統(tǒng)機(jī)械臂較高，同時機(jī)械臂設(shè)有與人體關(guān)節(jié)對應(yīng)的機(jī)械關(guān)節(jié)使得機(jī)械臂的自由度大大提高。
[0030]本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下做出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種具有手勢學(xué)習(xí)功能的通用機(jī)械臂，其特征在于，包括佩戴在手臂部位的動作捕捉裝置、機(jī)械臂和控制系統(tǒng)，所述機(jī)械臂具有與手臂各關(guān)節(jié)分別對應(yīng)的多個第一機(jī)械關(guān)節(jié)，所述動作捕捉裝置具有多個與所述第一機(jī)械關(guān)節(jié)分別對應(yīng)匹配的第二機(jī)械關(guān)節(jié)，每個所述第二機(jī)械關(guān)節(jié)上分別設(shè)有一個與所述控制系統(tǒng)連接的傳感器，所述動作捕捉裝置的動作由所述傳感器轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信號后反饋至所述控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)讀取并記錄所述數(shù)據(jù)信號，所述控制系統(tǒng)將所述數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理后發(fā)送給所述機(jī)械臂，使所述機(jī)械臂做出與所述動作捕捉裝置相同的動作。2.如權(quán)利要求1所述的具有手勢學(xué)習(xí)功能的通用機(jī)械臂，其特征在于，所述控制系統(tǒng)采取同步或異步方式控制所述機(jī)械臂做出與所述動作捕捉裝置相同的動作。3.如權(quán)利要求2所述的具有手勢學(xué)習(xí)功能的通用機(jī)械臂，其特征在于，所述控制系統(tǒng)檢驗所述傳感器的數(shù)據(jù)信號的準(zhǔn)確性，然后將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)化為指令代碼發(fā)送到所述機(jī)械臂做出與所述動作捕捉裝置相同的動作。4.如權(quán)利要求2所述的具有手勢學(xué)習(xí)功能的通用機(jī)械臂，其特征在于，所述控制系統(tǒng)將所述傳感器的數(shù)據(jù)信號保存并轉(zhuǎn)化為指令代碼，然后將指令代碼發(fā)送到所述機(jī)械臂做出與所述動作捕捉裝置相同的動作。5.如權(quán)利要求1所述的具有手勢學(xué)習(xí)功能的通用機(jī)械臂，其特征在于，所述機(jī)械臂具有七個所述第一機(jī)械關(guān)節(jié)，各所述第一機(jī)械關(guān)節(jié)分別與手臂的肩部、肘部和腕部關(guān)節(jié)的位置對應(yīng)，所述控制系統(tǒng)控制所述機(jī)械臂通過各所述第一機(jī)械關(guān)節(jié)依次實(shí)現(xiàn)與手臂相同的肩部轉(zhuǎn)動、上臂的上下抬動、上臂的旋轉(zhuǎn)、肘關(guān)節(jié)的彎曲、下臂的傾斜以及腕部的左右抬動和翻轉(zhuǎn)等動作。6.如權(quán)利要求1所述的具有手勢學(xué)習(xí)功能的通用機(jī)械臂，其特征在于，所述動作捕捉裝置具有七個所述第二機(jī)械關(guān)節(jié)，各所述第二機(jī)械關(guān)節(jié)分別與手臂的肩部、肘部、腕部關(guān)節(jié)的位置對應(yīng)，手臂帶動所述動作捕捉裝置并通過各所述第二機(jī)械關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)肩部轉(zhuǎn)動、上臂的上下抬動、上臂的旋轉(zhuǎn)、肘關(guān)節(jié)的彎曲、下臂的傾斜以及腕部的左右抬動和翻轉(zhuǎn)等動作。7.如權(quán)利要求1所述的具有手勢學(xué)習(xí)功能的通用機(jī)械臂，其特征在于，所述傳感器包括用于測量所述第二機(jī)械關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度的第一傳感器和用于測量所述第二機(jī)械關(guān)節(jié)移動距離的第二傳感器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有手勢學(xué)習(xí)功能的通用機(jī)械臂，包括佩戴在手臂部位的動作捕捉裝置、機(jī)械臂和控制系統(tǒng)，機(jī)械臂具有與手臂各關(guān)節(jié)分別對應(yīng)的多個第一機(jī)械關(guān)節(jié)，動作捕捉裝置具有多個與第一機(jī)械關(guān)節(jié)分別對應(yīng)匹配的第二機(jī)械關(guān)節(jié)，每個第二機(jī)械關(guān)節(jié)上分別設(shè)有一個與控制系統(tǒng)連接的傳感器，動作捕捉裝置的動作由傳感器轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信號后反饋至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)讀取并記錄數(shù)據(jù)信號，控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理后發(fā)送給機(jī)械臂，使機(jī)械臂做出與動作捕捉裝置相同的動作。本發(fā)明，通過安裝在動作捕捉裝置上的傳感器，使控制系統(tǒng)快速控制機(jī)械臂做出與人的手臂相同的動作，調(diào)節(jié)效率相比傳統(tǒng)機(jī)械臂較高，機(jī)械臂的自由度大大提高。
【IPC分類】B25J9/16
【公開號】CN105666497
【申請?zhí)枴緾N201610251443
【發(fā)明人】孫天齊
【申請人】奇弩（北京）科技有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年4月21日