一種機器人運動控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機器人與生物機電領域，尤其涉及一種機器人運動控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]機器人的研究范圍非常廣闊，包括機器視覺、人工智能、數(shù)字信號處理、通信、計算機科學、傳感與檢測、控制理論、模式識別等眾多學科。隨著機器人技術的不斷發(fā)展，其智能化水平得到了很大的提高，一方面機器人將更加廣泛地代替人從事各種機械反復的、有害身體健康和危險的生產作業(yè)，另一方面越來越多的機器人進入到普通家庭中幫助人們，照顧老人、傷殘人士、病人等完成各種各樣的任務。
[0003]肌電信號(EMG)是眾多肌纖維中運動單元動作電位(MUAP)在時間和空間上的疊加。表面肌電信號(SEMG)是淺層肌肉EMG和神經干上電活動在皮膚表面的綜合效應，能在一定程度上反映神經肌肉的活動；相對于針電極EMG，SEMG在測量上具有非侵入性、無創(chuàng)傷、操作簡單等優(yōu)點。因而，SEMG在臨床醫(yī)學、人機功效學、康復醫(yī)學以及體育科學等方面均有重要的實用價值。
[0004]機器人與生物機電相結合，就是通過讓機器識別人的生物信號，并轉換成相應的控制信號，最終實現(xiàn)更加友好的人機交互。
[0005]目前大多是機器人的控制方式多采用以下幾種方式:第一種，采用按鍵、遙控、手柄等，這種控制方式在人機交互上不夠友好；第二種，語音控制，這種方式對環(huán)境要求比較高，環(huán)境噪聲很容易對控制造成干擾，而且能夠識別的語言種類有限；第三種，圖像識別、視覺控制，這種控制方式對處理器性能要求較高，而且需要額外安裝攝像頭，成本較高，正確率也有待提尚。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種機器人運動控制系統(tǒng)。
[0007]本實用新型的技術方案如下:
[0008]—種機器人運動控制系統(tǒng)，包括Myo臂環(huán)、信號接收端、單片機、電機/舵機控制器和電機/舵機，Myo臂環(huán)通過藍牙與信號接收端相連，信號接收端依次與單片機、電機/舵機控制器和電機/舵機相連。所述的信號接收端為電腦、智能手機或平板電腦。所述的Myo臂環(huán)由Thalmic公司提供。
[0009]本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有的有益效果:利用生物機電進行手勢控制，人機交互友好，而且環(huán)境噪聲不易對其產生干擾，對處理器要求也較低，不需要安裝額外的攝像頭，成本低廉，識別率高。而且使用的SEMG在測量上具有非侵入性、無創(chuàng)傷、操作簡單等優(yōu)點，在臨床醫(yī)學、人機功效學、康復醫(yī)學以及體育科學等方面均有重要的實用價值。
【附圖說明】
[0010]圖1為機器人運動控制系統(tǒng)的示意圖；
[0011]圖2為本實用新型的機器人運動控制系統(tǒng)控制過程中五種手勢示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0013]—種機器人運動控制系統(tǒng)，包括Myo臂環(huán)、信號接收端、單片機、電機/舵機控制器和電機/舵機，Myo臂環(huán)通過藍牙與信號接收端相連，信號接收端依次與單片機、電機/舵機控制器和電機/舵機相連。所述的信號接收端為電腦、智能手機或平板電腦。所述的Myo臂環(huán)由Thalmic公司提供。
[0014]利用該裝置進行機器人運動控制的方法，包括如下步驟:
[0015]步驟(I):將Myo臂環(huán)戴在手臂上，通過Myo臂環(huán)檢測手臂運動的加速度信號、姿態(tài)信號及肌電信號；
[0016]步驟(2):通過藍牙將Myo采集的信號數(shù)據(jù)傳輸給電腦或智能手機或平板電腦；
[0017]步驟(3):電腦或智能手機或平板電腦通過Myo臂環(huán)的SDK編寫程序，將信號數(shù)據(jù)解析并還原成用戶的手勢信號；
[0018]步驟(4):電腦或智能手機或平板電腦將手勢信號發(fā)送給單片機；
[0019]步驟(5):單片機與傳感器及電機或舵機控制器相連，去控制電機或舵機運動，達到控制機器人的目的。
[0020]由Thalmic公司設計并生產的Myo臂環(huán)，其包含I個九軸慣性傳感器單元、8個表面肌電傳感器和一個藍牙接收器。其中九軸慣性傳感器單元用于檢測手臂運動軌跡及方位，表面肌電傳感器用于檢測不同手勢時的手臂肌電信號，藍牙接收器用于Myo與控制器的數(shù)據(jù)通信。所述的機器人包含一個全方位轉向四輪驅動底盤及一個升降結構。機器人為完成控制動作的硬件條件，底盤驅動輪由四個舵機和四個直流無刷電機組成，升降結構由兩個直線電機組成。
[0021]所述的Myo臂環(huán)通過與藍牙與控制器連接，控制器通過繼電器與電機相連，最后通過解碼肌電信號為手勢信號及慣性傳感器信號為運動信號，進而控制機器人完成預定動作的運動。
[0022]下面通過附圖1介紹本實用新型的工作流程。
[0023]所述的Myo臂環(huán)，包含I個九軸慣性傳感器單元(三軸加速度計、三軸陀螺儀、三軸磁力計)和8個表面肌電傳感器，九軸慣性傳感器單元可以檢測手臂的運動姿態(tài)和加速度信號，表面機電傳感器可以檢測手掌及手指運動時手臂的肌電信號，進而轉化成電信號。
[0024]接著通過藍牙，將上述手臂姿態(tài)信號、加速度信號、肌電信號傳輸?shù)诫娔X或手機或平板電腦，通過Thalmic公司提供的Myo臂環(huán)的SDK，編寫程序將這些信號解碼還原成相應的手勢信號。本實施例中設定了 5種手勢信號(右手為例)，如附圖2所示，它們分別為中指與大拇指雙擊、握拳、張手，手掌向左揮動、手掌向右揮動。
[0025]當電腦/手機/平板電腦中的程序識別出相應的手勢信號之后，手機/平板電腦可以通過無線或藍牙功能(電腦可采用數(shù)據(jù)線連接)將相應的手勢信號發(fā)送給單片機，單片機根據(jù)接收到的手勢信號不同，分別控制電機和舵機控制器，進而去控制電機或舵機去實現(xiàn)不同的運動方式。以四輪運動機器人為例為例，當檢測到雙擊手勢時，表示啟動機器人；當檢測到張手手勢時，表示前進；當檢測到左揮手手勢時，表示向左轉彎；當檢測到右揮手手勢時，表示向右轉彎。當檢測到握拳手勢時，表示停止機器人運動。
[0026]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種機器人運動控制系統(tǒng)，其特征在于包括Myo臂環(huán)、信號接收端、單片機、電機/舵機控制器和電機/舵機，Myo臂環(huán)通過藍牙與信號接收端相連，信號接收端依次與單片機、電機/舵機控制器和電機/舵機相連。2.如權利要求1所述的機器人運動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的信號接收端為電腦、智能手機或平板電腦。
【專利摘要】本實用新型公開了一種機器人運動控制系統(tǒng)，包括Myo臂環(huán)、信號接收端、單片機、電機/舵機控制器和電機/舵機，Myo臂環(huán)通過藍牙與信號接收端相連，信號接收端依次與單片機、電機/舵機控制器和電機/舵機相連，信號接收端為電腦、智能手機或平板電腦。本實用新型的控制系統(tǒng)，利用生物機電進行手勢控制，人機交互友好，而且環(huán)境噪聲不易對其產生干擾，對處理器要求也較低，不需要安裝額外的攝像頭，成本低廉，識別率高。
【IPC分類】B25J13/08
【公開號】CN204748634
【申請?zhí)枴緾N201520471428
【發(fā)明人】劉濤, 陳眾賢, 王磊, 穆俊辰, 張正, 王超
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月3日