[发明专利]基于惯性测量单元的机械臂及其控制方法

权利要求书

1.一种基于惯性测量单元的机械臂，其特征是，包括机械臂和机械臂控制器，

所述的机械臂控制器包括惯性测量单元和数据融合计算单元，在操作人员的上臂、小臂和手腕上分别安装惯性测量单元，所述的惯性测量单元包括磁阻传感器、加速度计、角速率陀螺仪，能够分别测量载体的航向角、加速度、运动角速率，惯性测量单元将测量数据输入到数据融合计算单元，数据融合计算单元解算后的载体姿态角数据输出到所述的机械臂。

2.根据权利要求１所述的机械臂，其特征是，所述的机械臂使用舵机作为驱动动力，具有6个自由度，其中腕关节舵机（1）、小臂旋转舵机（2）、小臂弯曲舵机（3）、上臂旋转舵机（4）、肩关节弯曲舵机（5）、肩关节旋转舵机（6）依次相连，两个肩关节舵机固定于底座（7）上。

3.根据权利要求１所述的机械臂，其特征是，所述的数据融合姿态计算单元为ATmega8单片机。

4.一种根据权利要求１所述的机械臂的控制方法，其特征是，所述的惯性测量单元测量操作人员手臂的姿态，然后将姿态数据发送到数据融合计算单元，计算出机械臂各电机的旋转角度，然后发送到机械臂的电机控制器，控制机械臂做出与操作人员手臂动作相同的动作。

5.根据权利要求４所述的机械臂的控制方法，其特征是，所述的数据融合计算单元采用计算空间向量夹角的方法来得到载体姿态角数据，使用姿态余弦矩阵来表示载体坐标系各轴相对导航坐标系的角度，根据加速度计和磁阻传感器的数据，修正陀螺仪数据抖动产生的角度偏移。

6.根据权利要求４所述的机械臂的控制方法，其特征是，所述的机械臂使用舵机作为驱动动力，具有6个自由度，其中腕关节舵机（1）、小臂旋转舵机（2）、小臂弯曲舵机（3）、上臂旋转舵机（4）、肩关节弯曲舵机（5）、肩关节旋转舵机（6）依次相连，两个肩关节舵机固定于底座（7）上。