[发明专利]一种基于3D霍尔遥感的远程交互机械臂系统及实现方法

权利要求书

1.一种基于3D霍尔遥感的远程交互机械臂系统，其特征在于：所述机械臂系统包括主控端和受控端；所述主控端包括霍尔遥感机构、遥感控制模块、第一无线通信模块；所述受控端包括第二无线通信模块、机械臂和机械臂控制机构；所述第一无线通信模块与第二无线通信模块以无线方式连接；所述霍尔遥感机构包括遥感结构件、3D磁力计和磁体；所述3D磁力计与遥感结构件相邻并与遥感控制模块相连；所述磁体固定于遥感结构件的遥感点位置；所述受控端的机械臂处设有与遥感控制模块连接的舵机；当遥感结构件的遥感点位置发生变化时，遥感控制模块通过3D磁力计测量遥感点的空间位置变化，并把遥感点的位置变化数据发送至机械臂控制机构，使机械臂在舵机驱动下执行与遥感点运动相匹配的动作；

所述遥感控制模块把遥感点的位置变化数据分解为X、Y、Z轴方向上的变化量后，把变化量发送至机械臂控制机构；

所述磁体为径向均匀充磁的NS极均分磁体；所述3D磁力计为能在X、Y、Z轴方向进行霍尔遥感测量的磁力计；所述3D磁力计位于X、Y、Z轴的坐标系原点处；X、Y、Z轴为3D磁力计在霍尔遥感时的三维坐标；

所述机械臂处的舵机设于机械臂的机械关节处，当机械臂控制模块接收到遥感控制模块发来的X、Y、Z轴方向上的变化量后，机械臂控制模块控制舵机驱动机械臂关节，使机械臂按X、Y、Z轴变化量进行动作；

所述机械臂末端设有机械爪；机械臂处设有四个舵机；三个舵机位于机械关节处，一个舵机位于机械爪处；

遥感控制模块内置DATAZ阈值范围，所述DATAZ阈值范围为磁体在3D磁力计上方时的操作阈值；在DATAZ超出阈值时，机械臂执行舵机转角锁定作业或机械爪抓取作业；

所述遥感结构件包括转台、遥感杆；所述遥感杆的末端固定磁体；遥感杆可滑动地穿置于转台处；当遥感杆在转台处向下滑移使磁体的DATAZ超出阈值时，机械臂舵机使机械关节的转角被锁定，机械爪执行抓取作业；

一种基于3D霍尔遥感的机械臂远程交互实现方法，以上所述的机械臂系统，其远程交互的实现方法包括以下步骤；

A1、使遥感结构件上磁体置处于初始位置，使受控端的机械臂上的机械爪位置处于初始位置，使第一无线通信模块和第二无线通信模块同步以达到数据收发速率及频段一致；

A2、驱动遥感结构件使磁体相对3D磁力计运动；

A3、以3D磁力计所在位置为坐标原点，3D磁力计对磁体所在位置进行探测，并把磁体所在位置的X轴坐标换算为三维分量数据DATAX，把磁体所在位置的Y轴坐标换算为三维分量数据DATAY，把磁体所在位置的Z轴坐标换算为三维分量数据DATAZ；并按预设频率探测磁体所在位置；

A4、遥感控制模块通过第一无线通信模块把磁体所在位置发送给受控端；受控端按接收到的三维分量数据驱动机械臂；使机械爪按三维分量数据进行移动。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D霍尔遥感的远程交互机械臂系统，其特征在于：在步骤A4中，三维分量数据DATAX、DATAY、DATAZ用于四个舵机的转角控制；当DATAZ超出阈值范围时，机械臂执行舵机转角锁定或机械爪抓取。

3.根据权利要求2所述的一种基于3D霍尔遥感的远程交互机械臂系统，其特征在于：当机械爪执行抓取作业时，按以下步骤进行，

B1、转动、滑移遥感杆，使机械臂同步移动至待抓取目标处；

B2、遥感杆向下滑移使磁体坐标分量的DATAZ超出阈值范围，机械臂舵机锁定机械关节的转角，机械爪执行抓取作业并获取目标物；

B3、遥感杆上移使磁体坐标分量的DATAZ回到阈值范围内，然后遥感杆再次下移使磁体坐标分量的DATAZ超出阈值范围，由于DATAZ再次超出阈值范围且机械爪已完成抓取作业，舵机解锁机械关节；

B4、遥感杆再次上移使磁体坐标分量的DATAZ回到阈值范围内，机械臂再次随遥感杆的移动而运动；把抓取的目标物移至存放地。