機器人體感交互手套的製作方法

2023-12-08 00:58:56

專利名稱：機器人體感交互手套的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於體感控制裝置技術領域，涉及一種機器人體感交互手套。
背景技術：
現在，國內外已經對交互體感手套有了一些研究。例如通過數據手套進行手勢識別的研究，這類研究多使用彎曲傳感器，因此其無法做到對於手部動作的模擬而只能進行手勢識別。密西根大學曾提出將雙軸加速度計應用於滑鼠的概念；香港中文大學的MIDS系統，為了使手套上同時具有滑鼠和鍵盤的功能，需在在五個手指上都帶上垂直放置的兩個雙向加速器，這樣就造成了系統複雜，對佩戴方式要求較高，不具有體感功能的問題。東南大學也進行了遙控操作機器人系統及多指靈巧手的設計與算法研究，但將體感手套和手臂動作模擬結合應用在替身機器人及室內控制方面還尚未出現。
發明內容本實用新型的目的是提供一種機器人體感交互手套，解決了現有交互手套中存在的功能單一，使用複雜以及無法體感控制設備的問題。本實用新型所採用的技術方案是，機器人體感交互手套，包括手套外套與手套內芯構成的雙層結構，手套內芯內表面設置有電路模塊，手套內芯內表面對應於人手中指處設置有中指彎曲傳感器，手套內芯內表面對應於人手無名指處設置有無名指彎曲傳感器， 手套外套外表面分別設置有液晶顯示屏與控制按鈕；其中，電路模塊包括AVR主控制板、 zigbee無線發射模塊、慣性測量傳感器模塊與電池，AVR主控制板通過導線分別與中指彎曲傳感器、無名指彎曲傳感器、慣性測量傳感器模塊、控制按鈕、液晶顯示屏、zigbee無線發射模塊與電池連接。本實用新型的特徵還在於，AVR主控制板採用ATMGEA32單片機為控制核心的最小系統板。zigbee無線傳輸模塊採用TT 2430型號的zigbee模塊。中指彎曲傳感器與無名指彎曲傳感器採用電阻變化式彎曲傳感器。慣性測量傳感器模塊由ADXL335型三軸加速度傳感器、LPR530AL型兩軸陀螺儀傳感器與LY530ALH型單軸陀螺儀傳感器的組成。本實用新型的有益效果是，設置有中指彎曲傳感器與無名指彎曲傳感器，通過使用者佩戴，Zigbee無線發射模塊將信號傳遞給外部的替身機器人讓機械臂模擬使用者的手臂動作，從而具有可以體感控制設備的功能。本實用新型的裝置功能豐富多樣，可與其他設備配合工作，也可以單獨發揮作用，將體感式技術融入人們生活的多個方面，提高遠距離人與人之間交流的真實性，並使得家中設備操作起來更加方便、有趣味。

圖1是本實用新型機器人體感交互手套的結構示意圖。
3[0012]圖2是本實用新型機器人體感交互手套的電路原理圖。圖中，1.手套內芯，2.手套外套，3. AVR主控制板，4. zigbee無線發射模塊，5.液晶顯示屏，6.控制按鈕，7.中指彎曲傳感器，8.無名指彎曲傳感器，9.慣性測量傳感器模塊， 10.電池，11.電路模塊。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。本實用新型機器人體感交互手套的結構，如圖1所示，包括手套外套2與手套內芯1 構成的雙層結構，在手套內芯1的內表面設置有電路模塊11，手套內芯1內表面對應於人手中指處設置有中指彎曲傳感器7，手套內芯1內表面對應於人手無名指處設置有無名指彎曲傳感器8，在手套外套2外表面分別設置有液晶顯示屏5與控制按鈕6。其中，電路模塊11包括AVR主控制板3、zigbee無線發射模塊4、慣性測量傳感器模塊9與電池10構成的線路。本實用新型機器人體感交互手套的電路結構，如圖2所示，AVR主控制板3通過導線分別連接有中指彎曲傳感器7、無名指彎曲傳感器8、慣性測量傳感器模塊9、控制按鈕6、 液晶顯示屏5、zigbee無線發射模塊4與電池10。本實用新型機器人體感交互手套的電路部分為可編程數字電路，其中，AVR主控制板3採用AVR公司的ATMGEA32單片機為控制核心的最小系統板。通過AVR主控制板3去獲取慣性測量傳感器模塊9、中指彎曲傳感器7、無名指彎曲傳感器8的AD數據，並將所需數據通過zigbee無線發射模塊4發送，AVR主控制板3並且與液晶顯示屏5、控制按鈕6相連接，建立一個友好的用戶使用界面。zigbee無線傳輸模塊4採用TT M30型號的zigbee 模塊，通過與AVR主控制板3的usart連接，起到無線串口發送與接收的功能。中指彎曲傳感器7與無名指彎曲傳感器8 採用電阻變化式彎曲傳感器獲取手指不同彎曲程度下的電阻值，通過與AVR主控制板3連接，可得出手指當前所做出的不同手勢。液晶顯示屏5 通過SCL總線與AVR主控制板3相連接，顯示當前手套所處的工作模式，可通過控制按鈕 6改變模式，並且可將改變結果顯示到液晶顯示屏5上。慣性測量傳感器模塊9由ANALOG DEVICES公司的ADXL335三軸加速度傳感器、ST公司的LPR530AL兩軸陀螺儀傳感器與ST公司的LY530ALH單軸陀螺儀傳感器的組成，將這三個傳感器組合併與AVR主控制板3連接， 將慣性測量傳感器模塊9採樣得到的AD數值傳送給AVR主控制板3，以便分析得出所需數據，從而進行進一步處理。本實用新型機器人體感交互手套的工作過程是，通過控制按鈕6選擇液晶顯示屏 5上所擁有的不同功能，從慣性測量傳感器模塊9，中指彎曲傳感器7以及無名指彎曲傳感器8中獲取的數據，通過AVR主控制板3採用不同的數據處理分析方式加以變化和整理，最後發送給遠程替身機器人，起到機器人機械臂模擬手套佩戴者手臂動作，模擬滑鼠以及控制家中設備比如窗簾，燈光等的功能。本實用新型的機器人體感交互手套，將過去廣泛應用於軍事等高端領域的慣性系統，經過重新分析與革新，使它在保持原有特性的基礎上，融入了普通人室內生活所需要的一些功能，讓這項新穎的設備能夠應用在日常的生活，娛樂以及工作中。通過它，我們可以讓機器人手臂模擬我們手臂做出的動作，通過體感的方式去控制家中的一些設備，同時達到娛樂，交互的功能。
權利要求1.一種機器人體感交互手套，其特徵在於，包括手套外套(2)與手套內芯(1)構成的雙層結構，所述手套內芯(1)內表面設置有電路模塊(11)，所述手套內芯(1)內表面對應於人手中指處設置有中指彎曲傳感器(7)，所述手套內芯(1)內表面對應於人手無名指處設置有無名指彎曲傳感器(8)，所述手套外套(2)外表面分別設置有液晶顯示屏(5)與控制按鈕 (6)；其中，所述電路模塊(11)包括AVR主控制板(3)、zigbee無線發射模塊(4)、慣性測量傳感器模塊(9)與電池(10)，所述AVR主控制板(3)通過導線分別與中指彎曲傳感器(7)、 無名指彎曲傳感器(8)、慣性測量傳感器模塊(9)、控制按鈕(6)、液晶顯示屏(5)、zigbee無線發射模塊(4 )與電池(10 )連接。
2.根據權利要求1所述的機器人體感交互手套，其特徵在於，所述AVR主控制板(3)採用ATMGEA32單片機為控制核心的最小系統板。
3.根據權利要求1所述的機器人體感交互手套，其特徵在於，所述zigbee無線傳輸模塊(4)採用TT 2430型號的zigbee模塊。
4.根據權利要求1所述的機器人體感交互手套，其特徵在於，所述中指彎曲傳感器(7) 與無名指彎曲傳感器(8 )採用電阻變化式彎曲傳感器。
5.根據權利要求1所述的機器人體感交互手套，其特徵在於，所述慣性測量傳感器模塊(9)由ADXL335型三軸加速度傳感器、LPR530AL型兩軸陀螺儀傳感器與LY530ALH型單軸陀螺儀傳感器的組成。
專利摘要本實用新型公開了一種機器人體感交互手套，包括手套外套與手套內芯，手套內芯內表面設置有電路模塊、中指彎曲傳感器、無名指彎曲傳感器，手套外套外表面分別設置有液晶顯示屏與控制按鈕；其中，電路模塊包括AVR主控制板、zigbee無線發射模塊、慣性測量傳感器模塊與電池，AVR主控制板通過導線分別與中指彎曲傳感器、無名指彎曲傳感器、慣性測量傳感器模塊、控制按鈕、液晶顯示屏、zigbee無線發射模塊與電池連接。本實用新型的機器人體感交互手套，通過使用者佩戴，zigbee無線發射模塊將信號傳遞給外部的替身機器人讓機械臂模擬使用者的手臂動作，從而具有可以體感控制設備的功能。
文檔編號B25J13/00GK202137764SQ201120190738
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月8日 優先權日2011年6月8日
發明者楊少毅 申請人:楊少毅