本發(fā)明涉及機(jī)械電子領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)械手控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)今社會由于各種事故、自然災(zāi)害以及疾病等原因，出現(xiàn)需要殘疾人士，其中，許多殘疾人士是失去單臂或者雙臂的情況，手臂在日常生活中具有重要的作用，如果沒有手臂，幾乎是日常生活無法自理?，F(xiàn)有技術(shù)中，雖然出現(xiàn)了許多假肢手臂，但是這些假肢手臂僅僅能夠起到簡單的作用，或者說主要是起到美觀的作用，而無法真正在生活中應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種機(jī)械手控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)通過人體的肌肉動作來控制機(jī)械手動作。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種機(jī)械手控制系統(tǒng)，包括：至少一個傳感器、中央處理模塊、多個用于驅(qū)動手指運動的電機(jī)、每個電機(jī)分別對應(yīng)一個電機(jī)驅(qū)動單元、手指模式切換開關(guān)、用于給所述控制系統(tǒng)供電的電源，其中，所述傳感器的感應(yīng)端抵接在人體肢體上，所述傳感器與所述中央處理模塊的第一輸入端電連接，所述中央處理模塊的輸出端與所述電機(jī)驅(qū)動單元的輸入端電連接，所述電機(jī)驅(qū)動單元的輸出端與所述電機(jī)的輸入端電連接；所述傳感器，用于檢測人體肢體部位在進(jìn)行手指運動時所產(chǎn)生的肌電信號；所述手指模式控制開關(guān)與所述中央處理模塊的第三輸入端電連接，用于向所述中央處理模塊輸入用于切換預(yù)設(shè)的手指模式的模式切換信號；所述中央處理模塊，用于根據(jù)所述傳感器檢測到的肌電信號和所述模式切換信號，向所述電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出電機(jī)控制信號；所述電機(jī)驅(qū)動單元，用于根據(jù)所述電機(jī)控制信號驅(qū)動所述電機(jī)運轉(zhuǎn)；所述手指模式切換開關(guān)的物理按鍵設(shè)置在所述機(jī)械手的外表面。

本發(fā)明提供的機(jī)械手控制系統(tǒng)，通過傳感器檢測人體控制手指動作時所傳送的肌電信號，由中央處理模塊根據(jù)傳感器檢測到的肌電信號向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出電機(jī)控制信號，進(jìn)而由電機(jī)驅(qū)動單元根據(jù)電機(jī)控制信號驅(qū)動電機(jī)運轉(zhuǎn)。本發(fā)明實施例能夠根據(jù)人體控制手指動作時所傳送的肌電信號控制機(jī)械手動作，實現(xiàn)機(jī)械手動作的自動化控制，便于對機(jī)械手進(jìn)行使用操作。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實施方式。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一所提供的機(jī)械手控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例二所提供的機(jī)械手控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖之一。

圖3為本發(fā)明實施例二所提供的機(jī)械手控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖之二。

圖4為本發(fā)明實施例三所提供的機(jī)械手控制系統(tǒng)的使用狀態(tài)示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例四所提供的機(jī)械手控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明實施例四所提供的機(jī)械手控制系統(tǒng)的使用狀態(tài)示意圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的機(jī)械手控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。

實施例一

如圖1所示，圖1為本發(fā)明實施例一所提供的機(jī)械手控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實施例的機(jī)械手控制系統(tǒng)包括：至少一個傳感器、中央處理模塊、用于驅(qū)動手指運動的電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動單元以及用于給控制系統(tǒng)供電的電源，其中，傳感器的感應(yīng)端抵接在人體肢體上，傳感器與中央處理模塊的第一輸入端電連接，中央處理模塊的輸出端與電機(jī)驅(qū)動單元的輸入端電連接，電機(jī)驅(qū)動單元的輸出端與電機(jī)的輸入端電連接；傳感器，用于檢測人體肢體部位在進(jìn)行手指運動時所產(chǎn)生的肌電信號；中央處理模塊，用于根據(jù)傳感器檢測到的肌電信號向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出電機(jī)控制信號；電機(jī)驅(qū)動單元，用于根據(jù)電機(jī)控制信號驅(qū)動電機(jī)運轉(zhuǎn)。

上述中央處理模塊的輸出端可以為gpioa(通用輸入/輸出)通道端口，上述中央處理模塊的第一輸入端可以為a/d(模擬/數(shù)字)變換排序器通道端口。此外，電機(jī)可以為微型直流電機(jī)。

上述傳感器可以為肌電信號傳感器。人體肢體部位在進(jìn)行屈指以及展指運動時，人體肢體部位的肌電信號分別會發(fā)生相應(yīng)的變化，利用肌電信號會發(fā)生相應(yīng)變化這一特性，可以將傳感器的感應(yīng)端抵接在人體肢體上，通過傳感器檢測人體肢體部位的肌電信號的變化，獲得人體肢體部位的動作意愿。其中，人體肢體可以為人體手臂，例如，傳感器的感應(yīng)端可以抵接在對應(yīng)人體手臂的二頭肌部位或者對應(yīng)人體手臂的內(nèi)屈肌群部位。需要說明的是，人體肢體還可以為人體腿部，例如，傳感器的感應(yīng)端可以抵接在對應(yīng)腿部的股外側(cè)肌部位或者對應(yīng)腿部的脛骨前肌部位，也就是說，也可以通過人體的其他部位來控制機(jī)械手，并不限于手臂部分的肌肉。

下面介紹一下上述控制系統(tǒng)所控制的機(jī)械結(jié)構(gòu)，機(jī)械手的主要動作為屈指和展指，屈指和展指的主要動力源都來自上述電機(jī)，具體地，作為一種可選的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以將機(jī)械結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計為：電機(jī)輸出軸帶動減速器的輸入軸運轉(zhuǎn)，通過減速器減速，減速器的輸出軸通過傳動機(jī)構(gòu)，來驅(qū)動手指進(jìn)行屈指或者展指的運動，其中，可以針對每個手指配備一個專門的電機(jī)，也可以將全部手指通過一定電機(jī)來進(jìn)行驅(qū)動，在實際應(yīng)用中，較為優(yōu)選地，每個手指配備一個電機(jī)，每個電機(jī)配有一個電機(jī)驅(qū)動單元，中央處理模塊通過多個獨立的gpioa通道端口控制各個電機(jī)驅(qū)動單元。屈指和展指的運動，主要是靠控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。其中，減速器的輸出軸與手指結(jié)構(gòu)之間的傳動機(jī)構(gòu)可以采用渦輪蝸桿或者滑動螺栓螺母的結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)本身具有一定的自鎖功能，即在電機(jī)停止動力輸出后，手指能保持住當(dāng)前的姿態(tài)，從而可以實現(xiàn)對物體的抓握。

本發(fā)明實施例提供的機(jī)械手控制系統(tǒng)，通過傳感器檢測人體控制手指動作時所傳送的肌電信號，由中央處理模塊根據(jù)傳感器檢測到的肌電信號向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出電機(jī)控制信號，進(jìn)而由電機(jī)驅(qū)動單元根據(jù)電機(jī)控制信號驅(qū)動電機(jī)運轉(zhuǎn)。本發(fā)明實施例能夠根據(jù)人體控制手指動作時所傳送的肌電信號控制機(jī)械手動作，實現(xiàn)機(jī)械手動作的自動化控制，便于對機(jī)械手進(jìn)行使用操作。

實施例二

如圖2和圖3所示，圖2是實施例二相對實施例一所增加的元件與實施例一中部分單元連接的原理示意圖，圖3為假肢手一個手指的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例與實施例一不同之處在于，本實施例的機(jī)械手控制系統(tǒng)還可以包括用于檢測電機(jī)驅(qū)動回路中電流值檢測元件，通過這樣的檢測元件可以實現(xiàn)一定程度的反饋控制。

在實際應(yīng)用中，在沒有反饋控制的情況下，機(jī)械手完全依靠人體手臂的肌電信號控制進(jìn)行相應(yīng)的動作，當(dāng)抓取物體時，需要機(jī)械手使用者自行預(yù)判機(jī)械手的抓取力度，容易發(fā)生力度過大將物體抓壞，或者力度過小導(dǎo)致物體在機(jī)械手中滑落。

為了防止上述問題的發(fā)生，本發(fā)明實施例在實施例一的基礎(chǔ)上作了進(jìn)一步改進(jìn)，本實施例的機(jī)械手控制系統(tǒng)還可以包括檢測元件，電機(jī)的輸入端與電機(jī)驅(qū)動單元的輸出端以及檢測元件的輸入端電連接，檢測元件的輸出端與中央處理模塊的第二輸入端電連接；檢測元件，用于檢測電機(jī)輸入端的電流值；中央處理模塊，用于根據(jù)檢測元件檢測到的電流值以及肌電信號，向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出電機(jī)控制信號。其中，前述中央處理模塊的第三輸入端可以為a/d變換排序器通道端口。

這里所說的檢測元件用于檢測電機(jī)輸入端的電流值，是指，在實際應(yīng)用中，電機(jī)在通電狀態(tài)下，電機(jī)從正常轉(zhuǎn)動狀態(tài)到機(jī)械手抓取物體并使得電機(jī)載荷狀態(tài)時，電機(jī)的輸出扭矩逐漸增大，電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸降低，電機(jī)輸出端的電流逐漸增大。為了使機(jī)械手正常工作，可以根據(jù)實際情況選擇電機(jī)的輸出扭矩范圍(可以限定一個最大扭矩值即可)，作為電機(jī)正常運轉(zhuǎn)和電機(jī)載荷運轉(zhuǎn)并趨近于停止轉(zhuǎn)動的界限?？梢酝ㄟ^更換大扭矩的電機(jī)來改變電機(jī)的扭矩范圍，電機(jī)的輸出扭矩和電機(jī)輸入端的電流成正比，選擇好電機(jī)的臨界扭矩范圍之后，可以根據(jù)電流和扭矩之間成正比的關(guān)系，計算出電機(jī)輸入端的臨界電流范圍，可以在計算出的臨界電流范圍內(nèi)選取一個值作為預(yù)設(shè)電流值。通過檢測元件檢測電機(jī)輸出端的電流值，將檢測到的電流值和預(yù)設(shè)電流值進(jìn)行比較，得出比較結(jié)果，向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出電機(jī)控制信號。

上述檢測元件可以為電流檢測元件。其中，檢測元件可以設(shè)置在電機(jī)驅(qū)動單元的內(nèi)部，當(dāng)然也可以單獨作為一個檢測單元。

上述中央處理模塊可以包括：控制單元以及比較單元，比較單元中設(shè)置有預(yù)設(shè)電流值，比較單元用于將電機(jī)輸入端的電流值與比較單元中設(shè)置的預(yù)設(shè)電流值相比較，并將比較結(jié)果發(fā)送給控制單元，控制單元用于根據(jù)傳感器檢測到的肌電信號和比較單元的比較結(jié)果，向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出電機(jī)控制信號。其中，傳感器的數(shù)量可以至少為兩個，其中至少一個傳感器為檢測屈指肌電信號的第一傳感器，至少一個傳感器為檢測展指肌電信號的第二傳感器。本發(fā)明實施例中的傳感器的數(shù)量優(yōu)選為兩個，這兩個傳感器其中一個設(shè)置在屈指動作時產(chǎn)生肌電信號較多的肌肉部位，另一個設(shè)置在展指運動時產(chǎn)生肌電信號較多的部位，由于不同的殘疾人可能手臂截斷的部位是不同的，因此，實際設(shè)置傳感器的部位可以因人而異，可以讓使用者首先嘗試做屈指和展指運動，然后通過檢測儀器測試一下哪部分肌肉產(chǎn)生的肌電信號較多，然后再設(shè)置傳感器。作為一種簡便方式，可以讓使用者感覺一下在屈指和展指的過程中，哪部分肌肉在動，然后將傳感器設(shè)置于該部位即可，之后，可以在安裝機(jī)械手后，可以根據(jù)機(jī)械手的使用情況進(jìn)行調(diào)整即可。在實際使用中，一般可以將第一傳感器抵接在對應(yīng)手臂的二頭肌部位外側(cè)，第二傳感器抵接在對應(yīng)手臂的二頭肌部位內(nèi)側(cè)。此外，在機(jī)械手結(jié)構(gòu)中，可以設(shè)置為電機(jī)正向轉(zhuǎn)動時驅(qū)動機(jī)械手的手指進(jìn)行屈指運動，電機(jī)反向轉(zhuǎn)動時驅(qū)動機(jī)械手的手指進(jìn)行展指運動，具體的電機(jī)正反轉(zhuǎn)設(shè)計可以根據(jù)具體機(jī)械結(jié)構(gòu)而定。

這里所說的當(dāng)檢測到肌電信號并且比較結(jié)果為電機(jī)輸入端的電流值小于或等于預(yù)設(shè)電流值的情況下，向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出使電機(jī)轉(zhuǎn)動的電機(jī)控制信號包括：當(dāng)檢測到屈指肌電信號并且比較結(jié)果為電機(jī)輸入端的電流值小于或等于預(yù)設(shè)電流值的情況下，向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出使電機(jī)正向轉(zhuǎn)動的電機(jī)控制信號；當(dāng)檢測到展指肌電信號并且比較結(jié)果為電機(jī)輸入端的電流值小于或等于預(yù)設(shè)電流值的情況下，向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出使電機(jī)反向轉(zhuǎn)動的電機(jī)控制信號。

此外，如圖3所示，供電電源的電壓可以為8v，可以通過電源交換電路將電源的供電電壓轉(zhuǎn)換為1.8v、3.3v以及5v，1.8v和3.3v的供電電壓通入中央處理模塊中，其中，1.8v的供電電壓用于為中央處理模塊中的控制單元以及比較單元供電；中央處理模塊中可以設(shè)置有用于使模擬信號與數(shù)字信號二者互相變換的a/d變換排序器，3.3v的供電電壓用于為中央處理模塊中的a/d變換排序器供電；5v的供電電壓用于為電機(jī)驅(qū)動單元供電。

另外，上述中央處理模塊還可以包括顯示單元，機(jī)械手的手背上可以設(shè)置有用于安裝顯示單元的安裝孔，顯示單元通過安裝孔安裝在機(jī)械手手背上，顯示單元可以設(shè)置有顯示屏，顯示屏從安裝孔處露出機(jī)械手手背。比較單元可以基于電機(jī)輸入端的電流計算出當(dāng)前電機(jī)的扭矩。顯示單元可以與比較單元電連接，顯示單元將比較單元計算出的電機(jī)輸出扭矩顯示給機(jī)械手使用者。機(jī)械手使用者可以根據(jù)顯示單元顯示的電機(jī)輸出扭矩，結(jié)合待抓取物體外壁的實際承受載力，通過人體大腦控制停止向手臂神經(jīng)發(fā)送屈指意愿。

上述的中央處理模塊中的各個組成部分，可以由單獨的芯片構(gòu)成，可以將部分或者全部的單元由內(nèi)置程序的微處理器完成，例如，單片機(jī)、dsp等微處理器。

作為上述中央處理模塊組成結(jié)構(gòu)的一種可選方式，也可以將上述的中央處理模塊通過fpga等集成電路實現(xiàn)。

為了防止其他信號對檢測到的人體肌電信號造成干擾，本發(fā)明實施例的機(jī)械手控制系統(tǒng)還可以包括差動放大電路以及濾波電路電連接，傳感器的輸出端可以與差動放大電路的輸入端電連接，差動放大電路的輸出端可以與濾波電路的輸入端電連接，濾波電路的輸出端可以與中央處理模塊的第一輸入端電連接；差動放大電路，用于將傳感器的檢測到的肌電信號放大；濾波電路，用于過濾肌電信號中的交流成分。

為使中央處理模塊和電機(jī)驅(qū)動單元二者之間的控制信號相適配，中央處理模塊的輸出端與電機(jī)驅(qū)動單元的輸入端之間可以通過電平變換電路電連接，電平變換電路，用于將中央處理模塊的輸出端的電機(jī)控制信號轉(zhuǎn)化為與電機(jī)驅(qū)動單元相適配的電機(jī)控制信號，例如，中央處理模塊輸出的是0-3.3v電機(jī)控制信號，驅(qū)動單元只能在電機(jī)控制信號為5v時控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，這時就需要電平變換電路將0-3.3v范圍內(nèi)的電機(jī)控制信號轉(zhuǎn)換為5v，以便于驅(qū)動單元接收中央處理模塊發(fā)送的電機(jī)控制信號。此外，電機(jī)由轉(zhuǎn)動狀態(tài)驟然停止時，檢測元件的感應(yīng)端由通電狀態(tài)變?yōu)閿嚯姞顟B(tài)，使得檢測元件中產(chǎn)生自感電動勢，自感電動勢的產(chǎn)生會導(dǎo)致檢測元件燒損。為了防止檢測元件燒損，檢測元件的輸出端與中央處理模塊的第二輸入端之間可以通過阻容網(wǎng)絡(luò)電路電連接，這里的阻容網(wǎng)絡(luò)電路也叫阻容瀉放電路，阻容網(wǎng)絡(luò)電路，用于吸收檢測元件電路斷開時產(chǎn)生的自感電動勢，防止檢測元件被燒損。

本發(fā)明實施例的機(jī)械手控制系統(tǒng)，通過檢測元件實時檢測電機(jī)的扭矩，實現(xiàn)三方面的有益效果：第一方面，能夠合理的輸出扭矩，節(jié)約電源電能；第二方面，能夠防止電機(jī)扭矩過大時，造成電機(jī)損壞，有效的保護(hù)電機(jī)；第三方面，合理的控制電機(jī)的扭矩，防止機(jī)械手將物體抓壞，以及防止機(jī)械手在抓取物體時，物體在機(jī)械手中滑出，導(dǎo)致物體摔壞。機(jī)械手在抓取物體時，給物體一個合適的摩擦力即可以對不同的物體進(jìn)行抓取，因此在實際使用中，可以選擇合適的電流預(yù)設(shè)值，通過比較單元的控制來進(jìn)行物體的抓取以及物體的釋放。

實施例三

如圖4所示，圖4為本發(fā)明實施例三所提供的機(jī)械手控制系統(tǒng)的使用狀態(tài)示意圖。本實施例將對本發(fā)明實施例的機(jī)械手控制系統(tǒng)的控制原理進(jìn)行詳細(xì)描述。圖4中，機(jī)械手的手掌內(nèi)部設(shè)置有空腔，中央處理模塊、電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動單元以及電源可以設(shè)置在機(jī)械手手掌的空腔內(nèi)。

機(jī)械手在展指狀態(tài)下抓握物體以及釋放物體的順序是：屈指-握緊物體-釋放物體并展指-伸直手指。人體在佩戴好本發(fā)明實施例的機(jī)械手之后，進(jìn)行如下動作：

(1)屈指：傳感器檢測到人體發(fā)出屈指的肌電信號，傳感器將屈指肌電信號傳送給中央處理模塊，中央處理模塊根據(jù)屈指肌電信號向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)送屈指電機(jī)控制信號，電機(jī)驅(qū)動單元接收到屈指電機(jī)控制信號后控制電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)運動，即機(jī)械手進(jìn)行屈指動作。與此同時，檢測元件檢測電機(jī)輸入端的電流值，檢測元件將電機(jī)輸入端的電流值，傳送給比較單元，比較單元將電機(jī)輸入端的電流值與比較單元中設(shè)置的電流的預(yù)設(shè)范圍相比較，并將比較結(jié)果發(fā)送給控制單元，當(dāng)檢測到肌電信號并且比較結(jié)果為電機(jī)輸入端的電流值小于或等于預(yù)設(shè)電流值，向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出使電機(jī)正轉(zhuǎn)的電機(jī)控制信號，電機(jī)繼續(xù)進(jìn)行正轉(zhuǎn)運動，機(jī)械手繼續(xù)進(jìn)行屈指動作；

(2)握緊物體：當(dāng)檢測到肌電信號并且比較結(jié)果為電機(jī)輸入端的電流值大于預(yù)設(shè)電流值，比較單元向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動的電機(jī)控制信號，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。此時機(jī)械手已經(jīng)握住物體，并對物體的外壁施加了一定的壓力。由于機(jī)械手通過螺桿螺母雙層折回傳動機(jī)構(gòu)傳動，螺桿螺母傳動機(jī)構(gòu)具有自鎖功能。因此，在電機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，機(jī)械手能夠停在當(dāng)前握緊物體的狀態(tài)。

(3)釋放物體并展指：傳感器檢測到人體發(fā)出釋放物體并展指的肌電信號，傳感器將釋放物體并展指的肌電信號傳送給中央處理模塊，中央處理模塊根據(jù)釋放物體并展指肌的電信號向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)送釋放物體并展指的電機(jī)控制信號，電機(jī)驅(qū)動單元接收到釋放物體并展指的電機(jī)控制信號后控制電機(jī)進(jìn)行反轉(zhuǎn)運動，即機(jī)械手進(jìn)行展動作。與此同時，檢測元件檢測電機(jī)輸入端的電流值，檢測元件將電機(jī)輸入端的電流值，傳送給比較單元，比較單元將電機(jī)輸入端的電流值與比較單元中設(shè)置的電流的預(yù)設(shè)范圍相比較，并將比較結(jié)果發(fā)送給控制單元，當(dāng)檢測到釋放物體并展指的肌電信號并且比較結(jié)果為電機(jī)輸入端的電流值小于或等于預(yù)設(shè)電流值，向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出使電機(jī)反轉(zhuǎn)的電機(jī)控制信號，電機(jī)繼續(xù)進(jìn)行反轉(zhuǎn)運動，機(jī)械手繼續(xù)進(jìn)行展指動作。

(4)伸直手指：當(dāng)檢測到肌電信號并且比較結(jié)果為電機(jī)輸入端的電流值大于預(yù)設(shè)電流值，比較單元向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動的電機(jī)控制信號，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。此時機(jī)械手的手指已經(jīng)處于伸直狀態(tài)。由于機(jī)械手通過螺桿螺母雙層折回傳動機(jī)構(gòu)傳動，螺桿螺母傳動機(jī)構(gòu)具有自鎖功能。因此，在電機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，機(jī)械手能夠停在當(dāng)前伸直手指的狀態(tài)。

實施例四

如圖5所示，本實施例在上述各實施例的基礎(chǔ)上，增加了手指模式切換開關(guān)。具體地，本實施例的機(jī)械手控制系統(tǒng)中，電機(jī)的數(shù)量為多個，相應(yīng)地，電機(jī)驅(qū)動單元也為多個，每個電機(jī)分別對應(yīng)一個電機(jī)驅(qū)動單元。手指模式控制開關(guān)與中央處理模塊的第三輸入端電連接，用于向中央處理模塊輸入用于切換預(yù)設(shè)的手指模式的模式切換信號，手指模式切換開關(guān)的物理按鍵設(shè)置在機(jī)械手的外表面，用戶通過手動的方式進(jìn)行手指模式的切換控制，相應(yīng)地，中央處理模塊根據(jù)傳感器檢測到的肌電信號和模式切換信號，向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出電機(jī)控制信號。這里的模式切換信號可以高電平、低電平或者預(yù)設(shè)的脈沖形式的信號中的一種或者多種組合，也可以是手指模式切換開關(guān)處于斷開狀態(tài)的無信號狀態(tài)(也就是說沒有信號輸入本身也可以是一種模式切換信號)，總之，在具體的電路實現(xiàn)中，能夠區(qū)分出不同的模式切換信號即可。手指模式切換開關(guān)也不限于開和關(guān)兩種狀態(tài)，可以是多種狀態(tài)的選擇，就想汽車的檔位一樣。在程序設(shè)計上，可以采用根據(jù)模式切換信號選擇具體的手指模式的方式，也可以采用中央處理模塊中記錄一個當(dāng)前使用的手指模式，然后在每次操作手指模式切換開關(guān)后，觸發(fā)當(dāng)前使用的手指模式的變換。

進(jìn)一步地，手指的動作最終還是由電機(jī)驅(qū)動的，因此，手指模式主要還是具體電機(jī)的模式，可以包括各個電機(jī)的轉(zhuǎn)速的不同組合所形成的多個手指模式和/或各個電機(jī)的扭矩的不同組合所形成的多個手指模式，或者是各個電機(jī)開啟或者關(guān)閉狀態(tài)的組合，這里所說的開啟是指電機(jī)處于可接收指令或者說是驅(qū)動信號并且可以運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，而關(guān)閉是指電機(jī)無論是否接收到指令或者驅(qū)動信號均不會運轉(zhuǎn)。例如，可以通過將各個電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置為不同，可以在進(jìn)行屈指或者展指運動時，呈現(xiàn)不同的手指形態(tài)，并且在停止進(jìn)行屈指或者展指運動后，還可以保持住相應(yīng)的形態(tài)，從而拓展手指使用功能，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。再例如，通過將各個電機(jī)的扭矩設(shè)置為不同，也可以在對物體抓握時，對不同部位實現(xiàn)不同的抓握力，從而也能拓展手指的使用功能，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。再例如，通過設(shè)置各個電機(jī)的不同的開啟或者關(guān)閉狀態(tài)，僅讓個別手指運動，同樣可以實現(xiàn)不同的手指形態(tài)。

在中央處理模塊中，具體可以通過如下方式實現(xiàn)，中央處理模塊中設(shè)置有預(yù)設(shè)的多個手指模式的模式控制信息，模式控制信息包括各個電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或扭矩，或者各個電機(jī)的關(guān)閉和/或啟動的狀態(tài)，

上述的中央處理模塊根據(jù)傳感器檢測到的肌電信號和模式切換信號，向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出電機(jī)控制信號可以具體包括：中央處理模塊先根據(jù)模式切換信號選擇模式控制信息，并根據(jù)傳感器檢測到的肌電信號和模式控制信息向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出電機(jī)控制信號。

具體的，手指模式控制開關(guān)的物理按鍵設(shè)置在機(jī)械手的外表面，如圖6所示，具體可以設(shè)置在機(jī)械手的腕部，從而不會對手指運動造成影響。上述提及的物理按鍵可以是按鈕形態(tài)也可以是撥動開關(guān)等形態(tài)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要是能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)控制的物理結(jié)構(gòu)都屬于本發(fā)明實施例中所提及的物理按鍵的范疇。具體地，作為一個通用的機(jī)械手，電機(jī)的數(shù)量為5個，分別對應(yīng)驅(qū)動5個機(jī)械手指的動作。

此外，在具體的切換控制的實現(xiàn)上，還可以將多種手指模式進(jìn)行分類或者說是分組，手指模式切換開關(guān)僅僅是在各個類別中進(jìn)行切換，然后再輔助其他控制條件進(jìn)行具體的手指模式切換。例如，將手指模式分為大拇指與一般手指(大拇指以外的手指，大拇指可以分別和各個手指進(jìn)行排列組合，例如包括大拇指和其他四指聯(lián)動，和其他三指聯(lián)動……)聯(lián)動和各個手指單獨運動(例如一共五個手指，共包含5中手指模式)這兩類，然后再通過其他控制條件，在具體類別中進(jìn)行選擇。這里所說的其他條件可以是，例如，進(jìn)行展指動作到最大程度(手指完全展開)，手指電機(jī)由于到達(dá)極限狀態(tài)電機(jī)停止工作(結(jié)合實施例二中的檢測元件)，如果在這樣的狀態(tài)下，展指的肌電信號仍然持續(xù)超過預(yù)設(shè)時間，則觸發(fā)一次在具體類別中的手指模式切換。

另外，本實施例的手指模式切換開關(guān)可以與上述各實施例的電路模塊結(jié)構(gòu)融合為一體進(jìn)行工作。具體地，結(jié)合上述各實施例的電路模塊結(jié)構(gòu)，在機(jī)械手控制系統(tǒng)包括上述檢測元件的情況下，如實施例二所說明的，電機(jī)的輸入端與電機(jī)驅(qū)動單元的輸出端以及檢測元件的輸入端電連接，檢測元件的輸出端與中央處理模塊的第二輸入端電連接，檢測元件，用于檢測電機(jī)輸入端的電流值。

在這樣電路結(jié)構(gòu)下，中央處理模塊具體用于根據(jù)檢測元件檢測到的電流值、肌電信號以及模式切換信號，向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出電機(jī)控制信號。

進(jìn)一步地，中央處理模塊可以包括：控制單元、比較單元以及模式選定單元，

比較單元中設(shè)置有預(yù)設(shè)電流值，比較單元用于將電機(jī)輸入端的電流值與比較單元中設(shè)置的預(yù)設(shè)電流值相比較，并將比較結(jié)果發(fā)送給控制單元，

模式選定單元中設(shè)置有預(yù)設(shè)的多個手指模式的模式控制信息，模式選定單元用于根據(jù)模式切換信號選擇模式控制信息，并將模式控制信息發(fā)送給控制單元，模式控制信息包括各個電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或扭矩，或者各個電機(jī)的關(guān)閉和/或啟動的狀態(tài)，

控制單元用于根據(jù)傳感器檢測到的肌電信號、比較單元的比較結(jié)果以及模式控制信息，向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出電機(jī)控制信號。

更進(jìn)一步地，據(jù)傳感器檢測到的肌電信號和比較單元的比較結(jié)果以及模式控制信息，向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出電機(jī)控制信號可以包括：

當(dāng)檢測到肌電信號并且比較結(jié)果為電機(jī)輸入端的電流值小于或等于預(yù)設(shè)電流值的情況下，根據(jù)模式控制信息向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出使電機(jī)轉(zhuǎn)動的電機(jī)控制信號；

當(dāng)檢測到肌電信號并且比較結(jié)果為電機(jī)輸入端的電流值大于預(yù)設(shè)電流值的情況下，向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動的電機(jī)控制信號。

更進(jìn)一步地，傳感器至少為兩個，其中至少一個傳感器為檢測屈指肌電信號的第一傳感器，至少一個傳感器為檢測展指肌電信號的第二傳感器，電機(jī)正向轉(zhuǎn)動時驅(qū)動手指進(jìn)行屈指運動，電機(jī)反向轉(zhuǎn)動時驅(qū)動手指進(jìn)行展指運動，

當(dāng)檢測到肌電信號并且比較結(jié)果為電機(jī)輸入端的電流值小于或等于預(yù)設(shè)電流值的情況下，根據(jù)模式控制信息向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出使電機(jī)轉(zhuǎn)動的電機(jī)控制信號包括：

當(dāng)檢測到屈指肌電信號并且比較結(jié)果為電機(jī)輸入端的電流值小于或等于預(yù)設(shè)電流值的情況下，根據(jù)模式控制信息向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出使電機(jī)正向轉(zhuǎn)動的電機(jī)控制信號；

當(dāng)檢測到展指肌電信號并且比較結(jié)果為電機(jī)輸入端的電流值小于或等于預(yù)設(shè)電流值的情況下，根據(jù)模式控制信息向電機(jī)驅(qū)動單元發(fā)出使電機(jī)反向轉(zhuǎn)動的電機(jī)控制信號。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實現(xiàn)上述各方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述各方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括：rom、ram、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。