一种五指仿生机械手的体感控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种五指仿生机械手的体感控制方法，该方法包括以下步骤：(1)通过体感设备采集体感图像；(2)利用计算机程序分析体感图像，发现手势并进行手势判别；(3)运用单片机设定体感手势对应的控制指令；(4)五指仿生机械手按照单片机的控制指令，完成指定的动作。本发明设计了以体感手势图像为输入信号的控制方法，可以操控五指仿生机械手的手指按照体感手势进行实时地动作。
【专利说明】一种五指仿生机械手的体感控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械手控制方法，具体设计了以体感手势图像为输入信号的五指仿生机械手控制方式，可以操控机械手的手指可以按照体感手势实时地动作，属于智能控制领域。
【背景技术】
[0002]随着机器人应用技术的不断发展，机器人作业任务的复杂性也随之不断增加。五指仿生机械手作为一类机器人终端操作装置，具有多自由度、多指协调、灵活性强的特点，在具有灵巧及精细要求的各类任务中取得广泛应用。
[0003]目前的五指仿生机械手控制方法通常采用指令性操控，即操作人员通过计算机或其它控制设备直接向五指仿生机械手发送动作指令，操控五指仿生机械手完成指定动作。这种控制方式简单易行，但无法令五指仿生机械手参照人类真实手势进行相应动作。为了让五指仿生机械手实时模仿操作人员的手势动作，一类控制方式是令操作人员手上带上数据手套，数据手套采集操作人员的手势信息作为控制输入信号，然后通过计算机或其它控制设备对操作人员手势判别，然后向五指仿生机械手发送对应操控人员手势的控制指令，从而操纵五指仿生机械手模拟操作人员的手势动作。这类控制方式虽然实现了五指仿生机械手对操作人员手势的实时模仿，但是数据手套操作不便且成本昂贵，在实用和推广方面具有较大局限性。
【发明内容】
[0004]本发明针对目前五指仿生机械手控制方式的局限性，提供一种以操作人员体感手势图像为输入控制信号，操控五指仿生机械手的手指按照体感手势进行实时地动作的机械手控制方法。
[0005]本发明的技术方案是:一种五指仿生机械手的体感控制方法，该方法包括以下步骤:(1)通过体感设备采集体感图像；(2)利用计算机程序分析体感图像，发现手势并进行手势判别；(3)运用单片机设定体感手势对应的控制指令；(4)五指仿生机械手按照单片机的控制指令，完成指定的动作。本发明设计了以体感手势图像为输入信号的控制方式，可以操控五指仿生机械手的手指按照体感手势进行实时地动作。
[0006]优选方案:采用Leap Mot1n作为体感设备采集体感手势图像,将采集的图像通过USB接口传输至计算机。
[0007]优选方案:通过计算机程序预定义三种体感手势类型，分别为:五指握拳(手势A)、食指伸出其余四指握拳(手势B)和拇指食指弯曲成环状其余三指伸出(手势C)。
[0008]优选方案:通过计算机程序发现体感图像中的手势，判定其类别并设置对应的控制参数，将控制参数值通过UART串口向MSP430单片机发送。
[0009]优选方案:MSP430单片机根据接收到的控制参数值设置对应的PWM波控制指令，并向机械手发送该指令。
[0010]优选方案:五指仿生机械手根据PWM波控制指令调整舵机组状态，完成指定的手指动作。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明方法的流程图。
[0012]图2是本发明中的计算机程序流程图。
[0013]图3是本发明中的单片机程序流程图。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合附图对最佳实施例进行详细说明。
[0015]图1所示为本发明的工作流程图。步骤10开始,步骤11采用Leap Mot1n作为体感设备采集手势图像，将采集的图像通过USB接口传输至计算机。步骤12通过计算机程序发现体感图像中的手势，判定其类型(即计算机程序预定义的三种体感手势类型，分别为:五指握拳(手势A)、食指伸出其余四指握拳(手势B)和拇指食指弯曲成环状其余三指伸出(手势C))并设置对应的控制参数，将控制参数值通过UART串口通讯向MSP430单片机发送，具体过程见图2。在步骤13，MSP430单片机根据接收到的控制参数值设置对应的PWM波控制指令，并向机械手发送该指令，具体过程见图3。在步骤14，五指仿生机械手根据步骤13发送的PWM波控制指令调整舵机组状态，完成指定的手指动作。步骤15是结束状态。
[0016]图2所示为本发明的计算机处理部分程序流程图。步骤1200开始。在步骤1201，计算机通过USB接口接收Leap Mot1n采集到的图像。步骤1202判断图像是否为手势A，如果是则进入步骤1203，否则进入步骤1204。步骤1203将控制参数设置为手势A对应的参数值，然后进入步骤1208。步骤1204判断图像是否为手势B，如果是则进入步骤1205，不是则进入步骤1206。步骤1205将控制参数设置为手势B对应的参数值，然后进入步骤1208。步骤1206判断图像是否为手势C，如果是则进入步骤1207，否则表示采集图像并非包含在预定义的三种手势中，转到步骤1201，重新采集体感手势图像。步骤1207将控制参数设置为手势C对应的参数值，然后进入步骤1208。步骤1208以UART串口通信模式向单片机发送控制参数值。步骤1209是结束状态。
[0017]图3所示为本发明的单片机处理部分程序流程图。步骤1300开始。步骤1301，MSP430单片机通过UART串口接收计算机发送的控制参数值，送入步骤1302。步骤1302判断接收到的控制参数值是否为手势A对应的参数值，如果是则进入步骤1303，否则进入1304。在步骤1303，单片机根据接收到的手势A的参数值设置对应的PWM波指令，然后进入步骤1308。步骤1304判断接收到的控制参数值是否为手势B对应的参数值，如果是则进入步骤1305，否则进入1306。在步骤1305，单片机根据接收到的手势B的参数值设置对应的PWM波指令，然后进入步骤1308。步骤1306判断接收到的控制参数值是否为手势C对应的参数值，如果是则进入步骤1307，否则未从单片机接收到有效控制参数值，转到步骤1301，重新接收控制参数值。步骤1307，单片机根据接收到的手势C的参数值设置对应的PWM波指令，然后进入步骤1308。步骤1308是结束状态。
【权利要求】
1.一种五指仿生机械手的体感控制方法，其步骤是: (1)通过体感设备采集体感图像； (2)利用计算机程序分析体感图像，发现手势并进行手势判别； (3)运用单片机设定体感手势对应的控制指令； (4)五指仿生机械手按照单片机的控制指令，完成指定的动作。
2.根据权利要求1所述的一种五指仿生机械手的体感控制方法，其特征是:在(I)中，采用Leap Mot1n作为五指仿生机械手控制系统的体感设备采集体感手势图像，将采集的图像通传输至计算机。
3.根据权利要求1所述的一种五指仿生机械手的体感控制方法，其特征是:在(2)中，通过计算机程序预定义三种体感手势类型，分别为:五指握拳(手势A)、食指伸出其余四指握拳(手势B)和拇指食指弯曲成环状其余三指伸出(手势C)。
4.根据权利要求1所述的一种五指仿生机械手的体感控制方法，其特征是:在(2)中，通过计算机程序发现体感图像中的手势，判定其类别并设置对应的控制参数，将控制参数值向单片机发送。
5.根据权利要求1所述的一种五指仿生机械手的体感控制方法，其特征是:在(3)中，单片机根据接收到的控制参数值设置对应的PWM波控制指令，并向机械手发送该指令。
6.根据权利要求1所述的一种五指仿生机械手的体感控制方法，其特征是:在(4)中，五指仿生机械手根据PWM波控制指令调整舵机组状态，完成指定的手指动作。
【文档编号】B25J9/16GK104308844SQ201410421857
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】任鹏, 李明轩, 余兴瑞, 孙文健 申请人:中国石油大学(华东)