人機(jī)協(xié)作再制造中控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穿戴式手勢控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種人機(jī)協(xié)作再制造中的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制裝置，屬于機(jī)器人控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在人機(jī)協(xié)作再制造中，人對機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制至關(guān)重要。在脫離鍵盤、鼠標(biāo)、控制盒等控制設(shè)備外，如何能夠準(zhǔn)確、高效的控制機(jī)器人作業(yè)是提高人與機(jī)器人間的共享控制的效率、質(zhì)量的關(guān)鍵。
[0003]人的手勢簡單、自然、直觀，在短時(shí)間里，一個(gè)手勢能夠傳達(dá)較多的信息。通過手勢來控制機(jī)器人，不僅可以提高交互的效率，同時(shí)能夠減輕繁雜的通信設(shè)備，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]手勢控制亦可作為傳統(tǒng)人機(jī)交互方式的補(bǔ)充，在手控盒或其它設(shè)備作為主要控制方式的情況下，手勢控制可配合形成更為立體的拉制方式，提高控制效率與質(zhì)量。
[0005]當(dāng)前的手勢控制設(shè)備可分為接觸式與非接觸式兩種:非接觸式設(shè)備例如Leapmot1njinect等，此類設(shè)備局限性大，非接觸特性對于工作環(huán)境要求較高，易受環(huán)境、操作者的影響造成較低的識(shí)別效率；接觸式設(shè)備例如觸摸板等，對于所檢測手勢形態(tài)有所限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有對機(jī)器人的控制性能不好的問題，本發(fā)明提供一種人機(jī)協(xié)作再制造中控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穿戴式手勢控制裝置。
[0007]本發(fā)明的人機(jī)協(xié)作再制造中控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穿戴式手勢控制裝置，
[0008]所述控制裝置包括穿戴式裝置和上位機(jī)；
[0009]穿戴式裝置包括單片機(jī)和至少三個(gè)六軸運(yùn)動(dòng)傳感器；
[0010]至少三個(gè)六軸運(yùn)動(dòng)傳感器安裝在操作人的手指上，用于獲取角速度和加速度信息;
[0011]單片機(jī)，用于根據(jù)六軸運(yùn)動(dòng)傳感器采集的速度信息，確定操作人的手勢；
[0012]上位機(jī)，用于根據(jù)確定的手勢，控制六軸機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。
[0013]所述單片機(jī)包括如下模塊:
[0014]接收六軸運(yùn)動(dòng)傳感器采集的角速度信息的模塊；
[0015]當(dāng)所述角速度信息小于設(shè)定的閾值，接收六軸運(yùn)動(dòng)傳感器采集的加速度信息的模塊；
[0016]根據(jù)接收的加速度信息，判斷是否為指定手勢的模塊；
[0017]當(dāng)是指定手勢，發(fā)送手勢信息的模塊。
[0018]控制裝置和上位機(jī)采用無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)。
[0019]所述控制裝置還包括藍(lán)牙模塊，
[0020]藍(lán)牙模塊，用于與上位機(jī)配對連接，將確定的操作人的手勢發(fā)送至上位機(jī)。
[0021]藍(lán)牙模塊采用藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口 HC-06無線模塊實(shí)現(xiàn)。
[0022]所述六軸運(yùn)動(dòng)傳感器采用芯片MPU-6050實(shí)現(xiàn)。
[0023]單片機(jī)采用芯片90C516RD+實(shí)現(xiàn)。
[0024]本發(fā)明的有益效果在于，單片機(jī)利用讀取六軸運(yùn)動(dòng)傳感器傳來的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷操作者正在使用的手勢，之后將結(jié)果以數(shù)字形式通過單片機(jī)串口發(fā)送至藍(lán)牙模塊，此時(shí)和藍(lán)牙模塊配對的上位機(jī)就接收單片機(jī)傳遞的數(shù)據(jù)，并依據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)來控制六軸機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。使用本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)操作者利用手勢指令控制機(jī)器人三維運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)再制造中的人機(jī)交互，解決機(jī)器人控制中過程繁瑣的不足，提高人對機(jī)器人的控制性能。通過選用以無線藍(lán)牙傳輸?shù)臄?shù)據(jù)手套作為操作者手勢信息檢測的硬件裝置，完成低成本的通信控制。
【附圖說明】
[0025]圖1為【具體實(shí)施方式】的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的人機(jī)協(xié)作再制造中控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穿戴式手勢控制裝置，所述控制裝置包括穿戴式裝置和上位機(jī)；
[0027]穿戴式裝置包括單片機(jī)和三個(gè)六軸運(yùn)動(dòng)傳感器；
[0028]三個(gè)六軸運(yùn)動(dòng)傳感器安裝在操作人的手指上，用于獲取角速度和加速度信息；
[0029]本實(shí)施方式中的六軸運(yùn)動(dòng)傳感器采用芯片MPU-6050實(shí)現(xiàn)，集成了 3軸MEMS陀螺儀和3軸MEMS加速度計(jì)，以及一個(gè)可擴(kuò)展的數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器DMP(Digital Mot1nProcessor)，可用I2C接口連接一個(gè)第三方的數(shù)字傳感器，比如磁力計(jì)。擴(kuò)展之后就可以通過其I2C或SPI接口輸出一個(gè)6軸的信號(hào)。MPU-60X0也可以通過其I2C接口連接非慣性的數(shù)字傳感器，比如壓力傳感器。MPU6050主要承擔(dān)了重力傳感器的角色。因?yàn)樵诮厍虮砻嬷亓Φ臄?shù)值是一個(gè)定值，當(dāng)操作者保持一個(gè)手勢的情況下，通過檢測重力在三個(gè)坐標(biāo)軸的分量，即可找到傳感器的當(dāng)前位姿。將三個(gè)六軸運(yùn)動(dòng)傳感器同時(shí)使用，就可以得到操作者三個(gè)手指的姿態(tài)。按照排列組合原理，一共有6*6*6 = 216種可能。
[0030]單片機(jī)，用于根據(jù)六軸運(yùn)動(dòng)傳感器采集的速度信息，確定操作人的手勢:
[0031]接收六軸運(yùn)動(dòng)傳感器采集的角速度信息的模塊；
[0032]當(dāng)所述角速度信息小于設(shè)定的閾值，接收六軸運(yùn)動(dòng)傳感器采集的加速度信息的模塊；
[0033]根據(jù)接收的加速度信息，判斷是否為指定手勢的模塊；
[0034]當(dāng)是指定手勢，發(fā)送手勢信息的模塊；
[0035]本實(shí)施方式中，只捕捉附著六軸運(yùn)動(dòng)傳感器手指的狀態(tài)，最多支持216種手勢，通過自定義不同手勢對應(yīng)的操作，直接通過簡單的手指狀態(tài)改變即可觸發(fā)預(yù)定運(yùn)動(dòng)；手勢信號(hào)處理程序檢測三軸加速度計(jì)的角速度值并與設(shè)定的閾值對比，小于閾值系統(tǒng)默認(rèn)為手指正?；顒?dòng)，大于閾值判定為人為改變手勢，繼續(xù)提取六軸運(yùn)動(dòng)傳感器信息，判斷當(dāng)前手勢。
[0036]上位機(jī)，用于根據(jù)確定的手勢，控制六軸機(jī)器人運(yùn)動(dòng)；
[0037]控制裝置和上位機(jī)采用無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)；
[0038]所述控制裝置還包括藍(lán)牙模塊，用于與上位機(jī)配對連接，將確定的操作人的手勢發(fā)送至上位機(jī)；
[0039]本實(shí)施方式中的藍(lán)牙模塊采用藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口 HC-06無線模塊實(shí)現(xiàn)；所述的藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口 HC-06無線模塊:一方面通過和單片機(jī)串口相連，實(shí)時(shí)獲得單片機(jī)的處理結(jié)果，另一方面將結(jié)果通過數(shù)字格式傳給和它配對的上位機(jī)。
[0040]本實(shí)施方式中的單片機(jī)采用芯片90C516RD+實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.人機(jī)協(xié)作再制造中控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穿戴式手勢控制裝置，其特征在于，所述控制裝置包括穿戴式裝置和上位機(jī)； 穿戴式裝置包括單片機(jī)和至少三個(gè)六軸運(yùn)動(dòng)傳感器； 至少三個(gè)六軸運(yùn)動(dòng)傳感器安裝在操作人的手指上，用于獲取角速度和加速度信息； 單片機(jī)，用于根據(jù)六軸運(yùn)動(dòng)傳感器采集的速度信息，確定操作人的手勢； 上位機(jī)，用于根據(jù)確定的手勢，控制六軸機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人機(jī)協(xié)作再制造中控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穿戴式手勢控制裝置，其特征在于，所述單片機(jī)包括如下模塊: 接收六軸運(yùn)動(dòng)傳感器采集的角速度信息的模塊； 當(dāng)所述角速度信息小于設(shè)定的閾值，接收六軸運(yùn)動(dòng)傳感器采集的加速度信息的模塊； 根據(jù)接收的加速度信息，判斷是否為指定手勢的模塊； 當(dāng)是指定手勢，發(fā)送手勢信息的模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的人機(jī)協(xié)作再制造中控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穿戴式手勢控制裝置，其特征在于，控制裝置和上位機(jī)采用無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的人機(jī)協(xié)作再制造中控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穿戴式手勢控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括藍(lán)牙模塊， 藍(lán)牙模塊，用于與上位機(jī)配對連接，將確定的操作人的手勢發(fā)送至上位機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的人機(jī)協(xié)作再制造中控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穿戴式手勢控制裝置，其特征在于，藍(lán)牙模塊采用藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口 HC-06無線模塊實(shí)現(xiàn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的人機(jī)協(xié)作再制造中控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穿戴式手勢控制裝置，其特征在于，所述六軸運(yùn)動(dòng)傳感器采用芯片MPU-6050實(shí)現(xiàn)。7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的人機(jī)協(xié)作再制造中控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穿戴式手勢控制裝置，其特征在于，單片機(jī)采用芯片90C516RD+實(shí)現(xiàn)。
【專利摘要】人機(jī)協(xié)作再制造中控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穿戴式手勢控制裝置，屬于機(jī)器人控制領(lǐng)域。為了解決現(xiàn)有對機(jī)器人的控制性能不好的問題。所述控制裝置包括穿戴式裝置和上位機(jī)；穿戴式裝置包括單片機(jī)和至少三個(gè)六軸運(yùn)動(dòng)傳感器；至少三個(gè)六軸運(yùn)動(dòng)傳感器安裝在操作人的手指上，用于獲取角速度和加速度信息；單片機(jī)，用于根據(jù)六軸運(yùn)動(dòng)傳感器采集的速度信息，確定操作人的手勢；上位機(jī)，用于根據(jù)確定的手勢，控制六軸機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)再制造中的人機(jī)交互，解決機(jī)器人控制中過程繁瑣的不足，提高人對機(jī)器人的控制性能。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號(hào)】CN105302021
【申請?zhí)枴緾N201510697029
【發(fā)明人】張廣軍, 林耀東, 呂明達(dá)
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年10月23日