CN108297116A

CN108297116A - 一种智能机器人手部***

Info

Publication number: CN108297116A
Application number: CN201810157384.6A
Authority: CN
Inventors: 夏海超; 白国振; 赵善政; 祁涛; 李初蕾; 陈龙
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2018-02-24
Filing date: 2018-02-24
Publication date: 2018-07-20

Abstract

本发明提供了一种智能机器人手部***，包括：结构单元，包括手掌、拇指、功能指、柔性表层以及传动机构；以及控制单元，包括单片机、保护模块、电源、通信模块、驱动模块、驱动电机、存储模块、接收模块、压力传感器、温度传感器、视觉采集模块、语音采集模块、语音输出模块以及显示屏其中，单片机分别与保护模块、通信模块、驱动模块、存储模块、接收模块、语音输出模块以及显示屏电路连接，电源分别与保护模块、驱动模块、语音输出模块以及显示屏相连接来供电，接收模块分别与压力传感器、温度传感器、视觉采集模块、语音采集模块通信连接，传动机构的输入端与驱动电机连接，输出端分别与拇指以及功能指相连接。

Description

一种智能机器人手部***

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种智能机器人手部***。

背景技术

随着机器人技术的不断发展进步，越来越多的智能机器人被应用于人们的日常生活之中。智能机器人已经可以实现较多的操作功能，其大部分功能都需要机器人手的操作来实现，因此手部***的设计是智能机器人设计的关键技术。

在现有的技术中，智能机器人手部***仅仅能在电机的驱动下实现简单的抓取功能，不具有通信功能、物联网功能、远程监护功能、实时显示并语音播报压力和温度值功能、数据存储功能、数据共享功能等，不仅智能化低、性能低，而且灵活性差，稳定性低，可靠性低。

然而，随着社会的进步和发展，随着机器人工作环境的复杂化，随着人们日益增长的对美好生活的追求，高智能化、高性能化、高灵活性、高稳定性、高可靠性的智能机器人手部***正被迫切的需求。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种高智能化、高性能化、高灵活性、高稳定性、高可靠性的智能机器人手部***。

本发明提供了一种智能机器人手部***，具有这样的特征，包括：结构单元，包括手掌、拇指、功能指、柔性表层以及传动机构；以及控制单元，包括单片机、保护模块、电源、通信模块、驱动模块、驱动电机、存储模块、接收模块、压力传感器、温度传感器、视觉采集模块、语音采集模块、语音输出模块以及显示屏其中，单片机分别与保护模块、通信模块、驱动模块、存储模块、接收模块、语音输出模块以及显示屏电路连接，电源分别与保护模块、驱动模块、语音输出模块以及显示屏相连接来供电，接收模块分别与压力传感器、温度传感器、视觉采集模块、语音采集模块通信连接，传动机构的输入端与驱动电机连接，输出端分别与拇指以及功能指相连接，传动机构为齿轮传动、带传动、绳传动、蜗轮蜗杆传动、液压传动以及气压传动中的一至多种。

在本发明提供的智能机器人手部***中，还可以具有这样的特征：其中，拇指的数量为至少一个，每个拇指均为具有两个转动自由度关节的两个指段且与手掌相连接。

在本发明提供的智能机器人手部***中，还可以具有这样的特征：其中，功能指的数量为至少一个，每个功能指均为具有三个转动自由度关节的三个指段且与手掌相连接。

在本发明提供的智能机器人手部***中，还可以具有这样的特征：其中，驱动电机的输入端与驱动模块的输出端连接，驱动电机的输出端与传动机构的输入端相连，传动机构在驱动电机的带动下控制拇指和功能指的动作。

在本发明提供的智能机器人手部***中，还可以具有这样的特征：其中，柔性表层覆盖在拇指、功能指和手掌的外表面，柔性表层的材质可以是由橡胶、树脂、聚酯、纤维织物的一种或多种制作而成。

在本发明提供的智能机器人手部***中，还可以具有这样的特征：其中，通信模块为有线数据通信、WiFi通信以及蓝牙通信中的一至多种。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的智能机器人手部***，，因为具有结构单元以及控制单元，所以，本发明的智能机器人手部***综合实现了机器人手部的抓取功能、通信功能、物联网功能、远程监护功能、实时显示并语音播报压力和温度值功能、数据共享功能、数据存储功能，进一步实现了高智能化、高性能化、高灵活性、高稳定性、高可靠性，适用于智能机器人手。满足了机器人工作环境的复杂化和社会进步发展的智能化需求。

附图说明

图1是本发明的实施例中智能机器人手部***的控制单元的示意图；以及

图2是本发明的实施例中智能机器人手部***的结构单元的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明智能机器人手部***作具体阐述。

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、原理、控制方法、技术效果等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

另外，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是本发明的实施例中智能机器人手部***的控制单元的示意图，图2是本发明的实施例中智能机器人手部***的结构单元的示意图。

如图1、2所示，智能机器人手部***包括结构***和控制***，结构***包括手掌12、拇指13、功能指14、柔性表层15和传动机构16，控制***包括单片机1、保护模块6、电源9、通信模块2、驱动模块4、驱动电机8、存储模块3、接收模块5、压力传感器11、温度传感器10、视觉采集模块17、语音采集模块18、语音输出模块19和显示屏7。

单片机1分别与保护模块6、通信模块2、驱动模块4、存储模块3、接收模块5、语音输出模块19以及显示屏7电路连接。电路连接可以为有线电路连接或无线电路连接。

电源9分别与保护模块6、驱动模块4、语音输出模块19以及显示屏7相连接来向保护模块6、驱动模块4、语音输出模块19以及显示屏7进行供电。

接收模块5分别与压力传感器11、温度传感器10、视觉采集模块17以及语音采集模块18通信连接用于接收压力传感器11、温度传感器10、视觉采集模块17以及语音采集模块18检测到的压力信号、温度信号、视觉信号以及语音信号。

传动机构16为齿轮传动、带传动、绳传动、蜗轮蜗杆传动、液压传动以及气压传动中的一至多种。

本实施例中，拇指13的数量为至少一个，每个拇指13均为具有两个转动自由度关节的两个指段且与手掌12相连接。

本实施例中，功能指14的数量为至少一个，每个功能14指均为具有三个转动自由度关节的三个指段且与手掌12相连接。

本实施例中，柔性表层15覆盖在拇指13、功能指14和手掌12的外表面，柔性表层15的材质是由橡胶、树脂、聚酯以及纤维织物中的一至多种制作而成。

本实施例中，通信模块2为有线数据通信、WiFi通信以及蓝牙通信中的一至多种。

本实施例中，压力传感器11和温度传感器10设置在拇指13、功能指14和手掌12的外表面。

本实施例中，驱动电机8的输入端与驱动模块4的输出端连接，驱动电机8的输出端与传动机构16的输入端相连，传动机构16的输出端控制拇指13和功能指14的动作。

本实施例中，保护模快6可以是熔断器、保险丝，显示屏7用来实时显示抓取物体的压力大小和所抓物体的温度大小。

本实施例中，视觉采集模块17包括特征提取摄像头，语音采集模块18包括扬声器，语音输出模块19包括喇叭、音响。

本实施例中，单片机1可以将数据可以通过通信模块2实时共享到云端数据库，实现物联网、数据共享功能。

本发明的智能机器人手部***工作过程如下：

智能机器人手部***上电工作时，操作人员完成身份确认后，当通信模块2接收到抓取水杯的指令信号后，单片机1从存储模块3中调取抓取水杯的压力预设值，然后按预设值控制驱动模块4，接着驱动电机8在驱动模块4的驱动下工作，进一步的通过传动机构16实现目标水杯的抓取，当压力传感器11接收到的压力值与预设值一致时，驱动电机8停止驱动，完成水杯的抓取任务。在此过程中，电源9会持续供电，温度传感器10会实时检测水杯的温度值，显示屏7会实时显示抓取水杯的压力值大小和所抓水杯的温度值大小，语音输出模块19会实时语音播报抓取水杯的压力值大小和所抓水杯的温度值大小。该智能机器人手部***会将此次抓取水杯的数据通过通信模块2共享到云端数据库，实现物联网、数据共享功能，同时也会将数据存储到存储模块3方便后期数据查询和调用。

本发明的智能机器人手部***实现远程监护功能的过程如下：

智能机器人头部***上电工作时，远程操作人员完成身份确认后，远程操作人员使用APP通过协议建立好与该智能机器人头部***的通信协议后，然后选择远程监护功能，此时该智能机器人头部***就可以被远程控制。远程操作人员可以通过APP查看视觉采集模块17看到的视觉信息、语音采集模块18的语音信息，也可以通过该智能机器人手部***进行远程操控、远程沟通交流，进而实现了远程监护功能。

实施例的作用与效果

根据上述实施例中的智能机器人手部***，包括结构***和控制***，综合实现了机器人手部的抓取功能、通信功能、物联网功能、远程监护功能、实时显示并语音播报压力和温度值功能、数据共享功能、数据存储功能，实现了高智能化、高性能化、高灵活性、高稳定性、高可靠性，适用于智能机器人手。满足了机器人工作环境的复杂化和社会进步发展的智能化需求。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims

1.一种智能机器人手部***，其特征在于，包括：

结构单元，包括手掌、拇指、功能指、柔性表层以及传动机构；以及

控制单元，包括单片机、保护模块、电源、通信模块、驱动模块、驱动电机、存储模块、接收模块、压力传感器、温度传感器、视觉采集模块、语音采集模块、语音输出模块以及显示屏，

其中，所述单片机分别与所述保护模块、所述通信模块、所述驱动模块、所述存储模块、所述接收模块、所述语音输出模块以及所述显示屏电路连接，

所述电源分别与所述保护模块、所述驱动模块、所述语音输出模块以及所述显示屏相连接来供电，

所述接收模块分别与所述压力传感器、所述温度传感器、所述视觉采集模块以及所述语音采集模块通信连接，

所述传动机构的输入端与所述驱动电机连接，输出端分别与所述拇指以及所述功能指相连接，所述传动机构为齿轮传动、带传动、绳传动、蜗轮蜗杆传动、液压传动以及气压传动中的一至多种。

2.根据权利要求1所述的智能机器人手部***，其特征在于：

其中，所述拇指的数量为至少一个，每个所述拇指均为具有两个转动自由度关节的两个指段且与所述手掌相连接。

3.根据权利要求1所述的智能机器人手部***，其特征在于：

其中，所述功能指的数量为至少一个，每个所述功能指均为具有三个转动自由度关节的三个指段且与所述手掌相连接。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的智能机器人手部***，其特征在于：

其中，所述驱动电机的输入端与所述驱动模块的输出端连接，

所述驱动电机的输出端与所述传动机构的输入端相连，

所述传动机构在所述驱动电机的带动下控制所述拇指和所述功能指的动作。

5.根据权利要求1所述的智能机器人手部***，其特征在于：

其中，所述柔性表层覆盖在所述拇指、所述功能指和所述手掌的外表面，

所述柔性表层的材质是由橡胶、树脂、聚酯以及纤维织物中的一至多种制作而成。

6.根据权利要求1所述的智能机器人手部***，其特征在于：

其中，所述通信模块为有线数据通信、WiFi通信以及蓝牙通信中的一至多种。