[发明专利]一种仿人机械臂体感控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种仿人机械臂体感控制系统及控制方法，引入臂型角来定义手臂肩关节、肘关节和腕关节形成的平面与参考平面的夹角大小。通过手掌和肩关节的位置差来确定手臂末端的位置，手臂末端的姿态通过手掌、拇指和手掌末端形成的平面与肩关节坐标系的相对姿态来确定。得到人体手臂的臂型角以及手臂末端的位置和姿态，就可以由控制系统计算出机械臂的七个自由度的角度，从而实现机械臂的精确控制。本发明与现有技术相比，具有以下优点基于手臂臂型角的仿人机械臂体感的控制方法，将人体手臂的位置和姿态进行了完整的定义，避免了由于体感设备获取的骨骼数据不足，仿人机械臂自由度过多，反而导致机械臂控制不精确的缺陷。

主权项

一种仿人机械臂体感控制系统，其特征在于，包括：体感检测设备、机械臂控制器、机械臂和数据交互平台；体感检测设备的输出端连接数据交互平台的输入端，数据交互平台与机械臂控制器双向连接，机械臂控制器的输出端连接机械臂；体感检测设备，用于提取人体的肩关节中点B、肩关节位置S、肘关节位置E、腕关节位置W、手掌位置H、手末端位置HT和拇指位置T；机械臂，具有对应模拟人体的肩关节中点B'、肩关节位置S'、肘关节位置E'、腕关节位置W'、手掌位置H'；1号关节位于B'和S'之间，1号连杆连接1号关节和S'，2号连杆连接S'和3号关节，3号连杆连接3号关节和E'，4号连杆连接E'和5号关节，5号连杆连接5号关节和W'，6号连杆连接W'和7号关节，7号连杆连接7号关节和H'；S'、E'、W'分别是2号、4号、6号关节；数据交互平台，用于接收和处理体感检测设备上传的人体各位置数据，并据此计算出人体臂型角ψ、手掌位置BPH、手掌姿态BRH，从而根据ψ、BPH、BRH结合机械臂的运动参数计算出机械臂的角度θi，θi表示i号连杆绕i号关节轴线的转角，i＝1,2,…,7；数据交互平台还用于将θi发送给机械臂控制器；机械臂控制器用于将θi转换成运动指令以控制机械臂的运动并将机械臂的运动信息反馈给数据交互平台。