專利名稱：基于同步傳感的機械臂控制方法
技術領域：
:隨著機電技術的發展，機器人和機器臂的應用越來越普遍。以往機器人的操作通常需要遙控器，將人的意愿通過鍵盤/操縱桿的方式將指令傳遞給機器臂/人，由于操作復雜，不夠直觀，很難熟練掌握。本發明是通過采集人手臂的舉動，將其直接轉換為機械臂的動作，其用途十分廣泛，通過無線傳輸可以控制遠端無人的危險性操作，甚至可以用于行星探測。
背景技術：
:本發明所依賴的技術基礎是傳感器技術和機電控制技術。主要解決行為姿態確定和動作的坐標轉換等關鍵問題。姿態確定主要依靠分布在手臂的傳感器采集動作，經過分析計算確定手臂在坐標空間的位置，如圖1所示。同時將機械臂的各軸位置也在坐標系里表示。接下來，再對兩者進行坐標變換
發明內容
:本發明包含三個方面的內容:一、組合測姿模塊設計，由三軸角速度計、三軸加速度計和三軸磁場計組成，電路原理如圖2所示。二、姿態采集，以兩組組合測姿模塊A、B和C、D分別采集大臂和 小臂的動作；以壓力傳感器采集手掌的握力。三、手臂與機械臂的坐標轉換，將手臂和機械臂的測姿結果轉化為坐標系中的線段如圖1所示，并找出其間的對應關系，即轉換矩陣。其對應關系如下:0為轉軸，模仿大臂轉動；DC代表大臂，圍繞D轉動模仿手臂的抬起。AB代表小臂，圍繞B轉動,模仿手臂的屈伸。A點代表手腕,備有兩個電機轉動模仿手腕的轉動和扭動。
:圖1測姿傳感控制原理圖，圖2組合測姿模塊
具體實施方式
:當手臂移動時，組合測姿模塊便測得其A、B和C、D的位置，接著由轉換矩陣計算出機械臂對應各點應該到達的位置，然后由電機驅動電路控制電機的轉動使機械臂做出相應的動作。機械臂和手臂的控制通常是有區別的。由于手臂在生理上有一定的運動位置限制，而且人人都不一樣。因此要找到彼此的對應關系，對機械臂的各個轉軸加以一定的限制，避免因某個軸轉動過大造成其它軸無法找到對應關系。在對每個軸設置好限定范圍后，便可以進行動作的精確調整。比如以手的最終位置為控制目標，中間各軸的位置只是用于動作的連貫性而設置。控制過程可根據手臂運動的生理過程，即由大臂帶動小臂，動作可進行分解，也可經過學習后混合進行。具體過程是，大臂抬起然后轉動，也可同時進行；小臂只做彎曲，不做轉動。整個動作過程都是經坐標轉換后進行。坐標轉換可以算出每個電機的轉動量，得到傳感器位置和電機間空間坐標的 對應關系，即最佳運動路徑。
權利要求
1.需要保護的是本發明的理念，即基于同步傳感的機械臂控制方法。
2.手臂和機械臂 在坐標系中的對應關系和動作的控制關系。
全文摘要
傳統的機器人控制一般采用遙控器、鍵盤/操縱桿等方式，操作復雜性，不直觀，很難熟練掌握。本發明找到了一種通過采集人手臂的舉動，并將其直接轉換為機械臂的動作的方法，通過確定行為姿態和進行動作的坐標轉換實現基于姿態同步的無線遙控機器臂。其用途十分廣泛，通過無線傳輸可以控制遠端無人的危險性操作，甚至可以用于行星探測。
文檔編號B25J13/00GK103240750SQ20121002493
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月6日 優先權日2012年2月6日
發明者宗鵬 申請人:宗鵬