[发明专利]一种主随动机械臂系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种主随动机械臂系统及其控制方法，主随动机械臂系统包括机械臂、感知系统、数据采集系统、随动系统、主控系统和供电系统，其控制方法包括S1:设置主动机械臂的运动姿态；S2:获取主动机械臂的运动姿态以及各电位器采集的数据以获得主动机械臂姿态信息；S3:根据主动机械臂的反馈量计算得到机械臂各关节的控制信号量；S4:对随动机械臂各关节的舵机发送控制命令，一个同步跟随控制周期结束，重复步骤S1‑S4，完成对主动机械臂的同步跟随控制。随动机械臂模仿跟随主动机械臂的动作，使机械臂脱离了传统的操作平台，让操作员可以更灵活地控制机械臂以完成一些需要精细控制的工作。

技术领域

本发明应用于机械臂领域，具体是一种主随动机械臂系统及其控制方法。

背景技术

机械臂因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用。现有的机械臂大多结构复杂且造价不菲，同时使用时需要预先设置，难以根据操作者的意图和动作实时灵活运动，缩小了其使用场景，即现有的机械臂无法在造价低廉的同时做到可根据使用者的动作灵活控制运动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种主随动机械臂系统及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种主随动机械臂系统，其包括：

机械臂，包括主动机械臂和随动机械臂；

感知系统，安装于主动机械臂上，用于感知主动机械臂运动姿态，其包括小臂齿轮、肘关节传动齿轮和上臂齿轮；

数据采集系统，安装于主动机械臂上，用于采集感知系统所感知出的运动姿态，其包括径向腕关节旋动电位器、肘关节旋动电位器、径向肘关节旋动电位器和MPU6050电子陀螺仪；

随动系统，安装于随动机械臂上，其包括径向腕关节舵机、肘关节舵机、径向肘关节舵机、第一肩关节舵机、第二肩关节舵机及舵机供电模块；

主控系统，与数据采集系统连接采集信息并与随动系统连接控制舵机；

供电系统。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述主动机械臂包括小臂外壳和上臂外壳，所述小臂外壳和上臂外壳一端转动连接。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述随动机械臂包括机械臂小臂和机械臂上臂，所述机械臂小臂与机械臂上臂通过径向腕关节舵机和肘关节舵机相连接。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述径向腕关节旋动电位器、肘关节旋动电位器和径向肘关节旋动电位器均通过电位器齿轮分别与小臂齿轮、肘关节传动齿轮和上臂齿轮对应传动连接。

作为一种较优的选择，优选的，所述主控系统为STM32F103VET6单片机。

一种主随动机械臂系统的控制方法，其包括如下步骤：

S1，操作员佩戴主动机械臂并根据需要变换姿态，以进行主动机械臂运动姿态的设置；

S2，主控系统从主动机械臂上的数据采集系统中获取数据以获得主动机械臂的运动姿态信息；

S3，主控系统根据主动机械臂的反馈量计算得到机械臂各关节的控制信号量；

S4，主控系统对随动机械臂上的随动系统发送控制命令，一个同步跟随控制周期结束，重复步骤S1-S4，完成对主动机械臂的同步跟随控制。

作为一种可能的实施方式，进一步的，所述步骤S2具体包括如下步骤：

S21，实时提取陀螺仪全姿态信号，并将之通过算法换算后赋值于定时器输出PWM的占空比变量以实现对舵机的角度控制；