[发明专利]一种七自由度仿生体感机械臂

说明书

技术领域

本发明属于机械手臂技术领域，特别涉及一种七自由度仿生体感机械臂。

背景技术

目前人们已经制作出多种体感机械臂，其中以视频识别最为常见。在视频识别方面，这种机械臂编程复杂，开发难度大，而且很难准确识别人手臂运动的空间位置信息；闭环的控制的方式会使机械臂发生震颤；使用直流电机或者步进电机作为执行器，响应速度慢；减速器等其他机械部分的配合使用，增加了设计复杂度，而且由于机械配合等问题运动精度较低。并且整个系统设备比较多，不利于携带，应用起来十分不便，且限于专业人员使用。此外现在的机械臂大多是以工业机械臂为主，造价昂贵，廉价的小型机械臂领域缺失，日常生活很难应用到体感机械臂。

随着高端娱乐的发展，越来越多的地方需要用到小型机械臂；而在远程医疗、高危拆弹等军事领域也需要一种可以远程操控的机械臂来代替人直接执行。七自由度仿生机械臂在结构功能上接近于人类手臂，人们对其的精确度，多自由度，高仿真度要求日益增长。

发明内容

本发明的目的是解决现有机械臂结构复杂，关节较少，难以有效模拟人体手臂的缺陷，提供了一种七自由度仿生体感机械臂。

本发明提供的技术方案为：

一种七自由度仿生体感机械臂，包括：

第一至第七舵机，所述第一至第七舵机通过连接件依次连接，并且相邻两个舵机的旋转轴线相互垂直；

机械爪，其与所述第七舵机连接，通过第七舵机旋转驱动机械爪张开或夹紧；

惯性系体感系统，其设置在人体手臂上，以检测人体手臂的运动；

控制器，其与所述惯性系体感系统连接，获取人体手臂的运动，输出七路控制信号，控制七个舵机协调运动以实现模拟人体手臂运动；

第一舵机通过肩关节小U型连接件与肩关节T型连接件连接，第二舵机固定在肩关节小U型连接件上，肩关节大U型连接件固定在第二舵机的输出轴上，通过第一舵机的转动实现机械臂肩关节绕横向转轴旋转，通过第二舵机的转动实现机械臂肩关节绕纵向转轴旋转；

第三舵机固定在肩关节大U型连接件上，大臂大U型连接件固定在第三舵机的输出轴上；

第四舵机固定在第二关节大U型连接件上，肘关节大U型连接件固定在第四舵机的输出轴上，通过第四舵机的旋转带动机械臂的大臂和小臂相对平动；

第五舵机固定在小臂大U型连接件上，小臂W型连接件固定在第五舵机的输出轴上，通过第五舵机的旋转带动机械臂的大臂和小臂相对转动；

第六舵机固定在腕关节小U型连接件上，腕关节小U型连接件通过螺丝固定在小臂W型连接件上，同时腕关节大U型连接件固定在第六舵机的输出轴上，通过第六舵机的旋转带动机械臂构成手腕的相对的转动自由度。

优选的是，所述惯性系体感系统包括多个六轴加速度计陀螺仪。

优选的是，所述六轴加速度计陀螺仪设置有三个，分别固定在人体的上臂、前臂和手背上。

优选的是，所述惯性系体感系统与控制器通过无线方式进行数据传输。

优选的是，所述惯性系体感系统与控制器通过蓝牙进行数据传输。

本发明的有益效果是：

1、通过多个舵机组合模拟骨骼运动，响应速度快，使用者可以根据实际情况，设定舵机的相对位置，灵活性强。

2、能够实时跟踪人手臂骨骼的变化，准确定位人手臂的空间位置，并通过蓝牙通信实现人手臂远程控制机械臂。

3、机械臂操作精度高、灵活性强，通用性好，灵敏度高，多自由度，最大可能地把人的肢体运动在机械臂上精准体现，减少机械臂的误操作。

附图说明

图1为本发明所述的七自由度仿生体感机械臂总体结构示意图。

图2为本发明所述的肩关节组件示意图。

图3为本发明所述的肩关节T型连接件正视图。

图4为本发明所述的肩关节T型连接件侧视图。

图5为本发明所述的大臂组件示意图。

图6为本发明所述的大臂W型连接件正视图。

图7为本发明所述的大臂W型连接件侧视图。

图8为本发明所述的肘关节组件示意图。

图9为本发明所述的肘关节小U型连接件示意图。

图10为本发明所述的肘关节大U型连接件示意图。

图11为本发明所述的腕关节示意图。

图12为本发明所述的腕关节大U型连接件示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。