CN205343149U - 一种基于体感识别的机械手无线控制*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于体感识别的机械手无线控制***，包括体感采集摄像头、PC机、无线传输模块、单片机一、单片机二、舵机组、电源模块一和电源模块二，所述无线传输模块包括无线发送模块和无线接收模块；本实用新型所提供的一种基于体感识别的机械手无线控制***，采用无线传输模块进行控制信号的传输，并利用高速低功耗单片机作为主控芯片，处理速度快，可以实现远距离的信号的传送，避免了信号线的粘连，能应用在实时，精确性要求较高的场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于体感识别的机械手无线控制***，属于机械控制领域。
背景技术
随着机械手技术的日益成熟，其应用也变得十分广泛，机械手的应用在工业，化学，服务业等领域发挥着不可估量的作用。因此，可应用于复杂场景的机械手作为科学探索，工业生产等领域必不可少的重要设备，尤其在人不方便工作的极限环境中具有不可替代的重要地位。
对于机械手运动的控制，有很多种方法。深圳市华成工业控制有限公司的孙毅、董改田提出了一种机械手控制***(CN201325059Y)。该***包括:驱动单元,用于控制驱动机械手移动；反馈单元,与驱动单元连接,用于实时反馈所述驱动单元输出的位移数据。控制单元,用于控制协调所述机械手工作,根据反馈单元反馈的位移数据对驱动单元进行控制。该方法结构复杂，传输距离有限，不易实现复杂场景下的传输控制。高圣伟、肖成东、翟文聪、章立、陈朝阳也提出了一种机械手控制***(CN102699923A)，该测量装置包括有上位机、控制器，控制器可用于接收上位机的信号，并根据信号对步进电机驱动器单元进行控制；步进电机驱动器单元，用于接收控制器所发出的控制信号，并驱动步进电动机单元按照控制要求进行动作。该***采用视觉辨识的方法从摄像头获取的视频图像中获得有用的控制信息并发送给控制器，通过步进电机驱动器、步进电动机，驱动机械手的动作，为进一步对机械手控制***的研究和利用提供了有益的探索和设备基础。该方法功耗高，制造复杂。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种追踪定位准确、高速低功耗，可避免信号线粘连，方便复杂场景下应用的机械手无线控制***。
为解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于体感识别的机械手无线控制***，包括体感采集摄像头、PC机、无线传输模块、单片机一、单片机二、舵机组、电源模块一和电源模块二，所述无线传输模块包括无线发送模块和无线接收模块；所述体感采集摄像头与所述PC机的输入端相连，所述PC机通过串口与单片机一相连，所述单片机一与所述无线发送模块相连，所述体感采集摄像头、PC机、无线发送模块和单片机一均与所述电源模块一相连，共同构成前端***；所述无线接收模块与所述单片机二相连，所述单片机二与所述舵机组相连，所述无线接收模块、单片机二和舵机组均与所述电源模块二相连，共同构成后端***。
所述无线传输模块采用NRF24L01模块。
所述体感采集摄像头包括中间的RGB彩色摄像头和两侧的3D结构光深度感应器，所述3D结构光深度感应器包括红外线发射器和红外线CMOS接收器。
所述单片机一和单片机二均采用STM32F103ZET6单片机。
所述舵机组包括8个MG995舵机，所述舵机工作电压为3V-7.2V，工作电流为100mA，转动最大角度为180度。
所述串口为USB转TTL串口。
本实用新型的工作原理如下：
控制者站在体感采集摄像头前面，先由体感采集摄像头捕捉人体骨骼点信息，将捕捉到的信号传送到PC机中，经过PC机的处理将骨骼点信息转化为关节的转动角度信息，并编码为舵机控制信号，再经过无线模块将转换后的控制信号发送出去，单片机二通过无线模块接收数据后处理，由单片机二产生相应的PWM波，从而实现对机械手各关节舵机运动的控制。当控制者的动作发生变化时，机械手的动作也会随之同步改变，进而能够实时进行机械手运动的控制。
本实用新型的有益效果在于：
1.体感采集摄像头能够准确的追踪对象在三维空间里的运动轨迹，定位用户的相对位置；
2.NRF24L01无线模传输模块采用工作在2.4GHZ-2.5GHZ的ISM频段，传输速度快，抗干扰能力强，价格便宜，是一种低功耗射频无线传输模块，可以实现远距离的信号的传送，避免了信号线的粘连，方便复杂场景下的应用；
3.STM32F103ZET6单片机作为主控芯片，高速低功耗，处理速度快。
因此，本实用新型所提供的一种基于体感识别的机械手无线控制***，采用无线传输模块进行控制信号的传输，并利用高速低功耗单片机作为主控芯片，处理速度快，可以实现远距离的信号的传送，避免了信号线的粘连，能应用在实时，精确性要求较高的场合。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型前端***的结构示意图；
图3为本实用新型后端***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1所示的一种基于体感识别的机械手无线控制***，包括体感采集摄像头、PC机、无线传输模块、单片机一、单片机二、舵机组、电源模块一和电源模块二，所述无线传输模块包括无线发送模块和无线接收模块；所述体感采集摄像头与所述PC机的输入端相连，所述PC机通过串口与单片机一相连，所述单片机一与所述无线发送模块相连，所述体感采集摄像头、PC机、无线发送模块和单片机一均与所述电源模块一相连，共同构成前端***；所述无线接收模块与所述单片机二相连，所述单片机二与所述舵机组相连，所述无线接收模块、单片机二和舵机组均与所述电源模块二相连，共同构成后端***。
所述无线传输模块采用NRF24L01模块。
所述体感采集摄像头包括中间的RGB彩色摄像头和两侧的3D结构光深度感应器，所述3D结构光深度感应器包括红外线发射器和红外线CMOS接收器。
所述单片机一和单片机二均采用STM32F103ZET6单片机。
所述舵机组包括8个MG995舵机，所述舵机工作电压为3V-7.2V，工作电流为100mA，转动最大角度为180度。
所述串口为USB转TTL串口。
如图2所示，一种基于体感识别的机械手无线控制***前端***中的体感采集摄像头与PC机通过USB连接线相连，体感采集摄像头采用微软公司的推出的Kinect模块，体感采集摄像头将采集到的人体骨骼点信息通过USB电缆传给PC机，PC机采用传统的笔记本电脑,PC机又通过串口将处理完后的控制信号送单片机一，串口为USB转TTL模块，单片机一为ST公司的STM32F103ZET6单片机，经过无线模块发送模块发送到接收端，无线发送模块采用Nordic公司的NRF24L01无线模块。将单片机前端***的PA.9和PA.10引脚分别配置为发送TX模式和接受RX模式，在串口中，TX引脚是串口发送端，RX是串口接受端。在本基于体感识别的机械手无线控制***中，将串口的TX引脚与单片机前端***的PA.10相连，RX引脚与PA.9相连，引脚3.3V与单片机前端***的3.3V引脚相连，引脚GND与单片机前端***的GND引脚相连，USB接口端与PC机的USB的接口相连接。无线发送模块，可以通过引脚电平配置实现接收和发送。引脚CSN，CE作为数字输入分别依次接在单片机前端***中的单片机一的PG.7，PG.6两个GPIO口上，其中CSN表示SPI的片选使能，低电平时芯片工作CE为芯片的模式控制线，在CSN为地点平的状态下CE协同无线发送模块的CONFIG寄存器共同决定无线发送模块的工作状态。IRQ作为数字输出分别依次接在单片机前端***的PG.8上；IRQ为中断信号端，正常状态下为低电平，当接收完数据后会将电平置为高，这样可以通过此引脚电平状态变化通知单片机数据是否接收完成；MISO，MOSI端分别作为SPI接口的输出和输入；SCK端用于SPI时钟，分别与单片机前端***的PB.14，PB.15和PB.13三个GPIO口上，其中PB.14，PB.15和PB.13这三个GPIO口分别被配置为单片机前端***的SPI模式；电源模块提供3.3V直流供电。在测量倾斜角度的前端***中，无线发送模块工作在TX模式，允许芯片的发射。
如图3所示，一种基于体感识别的机械手无线控制***后端***中的无线接收模块与单片机二后端***的连接与前端***的连接相同，采用的型号也与前端***相同。引脚CSN，CE作为数字输入分别依次接在后端***中的单片机二的PG.7，PG.6两个GPIO口上，其中CSN表示SPI的片选使能，低电平时芯片工作CE为芯片的模式控制线，在CSN为地点平的状态下CE协同无线接收模块的CONFIG寄存器共同决定无线接收模块的工作状态。IRQ作为数字输出分别依次接在单片机后端***的PG.8上；IRQ为中断信号端，正常状态下为低电平，当接收完数据后会将电平置为高，这样可以通过此引脚电平状态变化通知单片机数据是否接收完成；MISO，MOSI端分别作为SPI接口的输出和输入；SCK端用于SPI时钟，分别与单片机后端***的PB.14，PB.15和PB.13三个GPIO口上，其中PB.14，PB.15和PB.13这三个GPIO口分别被配置为单片机后端***的SPI模式；电源模块提供3.3V直流供电。在测量倾斜角度的后端显示***中，无线接收模块工作在RX模式，允许芯片的接收。
一种基于体感识别的机械手无线控制***后端***中的8个舵机采用8个MG995舵机与单片机后端***相连，其中8舵机的信号端Signal1-Signal8依次与单片机后端***中单片机的PA.6、PA.7、PB.0、PB.1、PB.6、PB.7、PB.8、PB.8共8个GPIO口相连，提供周期为20ms，占空比不同的PWM控制信号。引脚与单片机P6.3相连。8个舵机模块由电源模块供给+5V直流电压。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于体感识别的机械手无线控制***，其特征在于：包括体感采集摄像头、PC机、无线传输模块、单片机一、单片机二、舵机组、电源模块一和电源模块二，所述无线传输模块包括无线发送模块和无线接收模块；所述体感采集摄像头与所述PC机的输入端相连，所述PC机通过串口与单片机一相连，所述单片机一与所述无线发送模块相连，所述体感采集摄像头、PC机、无线发送模块和单片机一均与所述电源模块一相连，共同构成前端***；所述无线接收模块与所述单片机二相连，所述单片机二与所述舵机组相连，所述无线接收模块、单片机二和舵机组均与所述电源模块二相连，共同构成后端***。
2.如权利要求1所述的一种基于体感识别的机械手无线控制***，其特征在于：所述无线传输模块采用NRF24L01模块。
3.如权利要求1所述的一种基于体感识别的机械手无线控制***，其特征在于：所述体感采集摄像头包括中间的RGB彩色摄像头和两侧的3D结构光深度感应器，所述3D结构光深度感应器包括红外线发射器和红外线CMOS接收器。
4.如权利要求1所述的一种基于体感识别的机械手无线控制***，其特征在于：所述单片机一和单片机二均采用STM32F103ZET6单片机。
5.如权利要求1所述的一种基于体感识别的机械手无线控制***，其特征在于：所述舵机组包括8个MG995舵机，所述舵机工作电压为3V-7.2V，工作电流为100mA，转动最大角度为180度。
6.如权利要求1所述的一种基于体感识别的机械手无线控制***，其特征在于：所述串口为USB转TTL串口。
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| CN111347420A (zh) * | 2018-12-20 | 2020-06-30 | 佳能株式会社 | 通信装置、通信方法、机器人装置、生产装置、制造物品的方法、发送装置、记录介质 |
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| CN106272446B (zh) * | 2016-08-01 | 2019-02-12 | 纳恩博（北京）科技有限公司 | 机器人动作模拟的方法和装置 |
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