[实用新型]一种基于表面肌电信号的移动机器臂系统

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人与生物肌电领域。具体涉及一种利用人体上肢姿态和表面肌电信号控制移动机器臂运动的技术。

背景技术

随着社会的发展和科学技术的进步，机器人不仅在工业领域，同时在医疗康复，餐饮服务，军事探索等领域发挥越来越大作用。在机器人的控制方式中，人机交互和遥操作受到广泛的关注。在一些危险和复杂的工作环境中，机器人正在逐渐代替人类。机器人大多数采用按键、手柄和遥控的遥操作方式，这些方式上人机交互不够友好。

目前，已有大量的实验利用陀螺仪和视频捕捉装置（Kinect）等外部设备通过捕捉人体肢体动作来控制机器臂的运动，但现有的技术对机器臂的只能固定在静止的工作平台。人类的脑电信号和肌电信号控制移动机器人运动也在快速发展，但通过这些方法只能对机器人特定的运动状态进行控制，而不能有效的并且实时的控制移动机器人的运动速度。随着可穿戴设备的发展，若将机器臂和移动机器人的控制结合起来，实现一种可远程控制的移动机器臂，充分发挥两种技术优势，以实现高质量的遥操作效果。

目前，关于机器人的遥操作控制的专利主要有：

中国公开专利号：CN105014676，名称：一种机器人运动控制方法。该发明设计了一种可远程控制机器人运动的系统，由Myo臂环和远程移动机器人组成。Myo臂环采集人体上肢的肌电信号通过蓝牙传送给电脑或者智能手机，然后经过Myo提供的SDK识别出操作者的手势。单片机通过接收到的手势信息来控制移动机器人系统中的电机或鸵机。该发明利用人体的表面机电信号来识别手势，进而控制机器人，具有识别率高、成本低廉、人机交互好和能够克服环境噪声干扰的优点。但该发明功能不齐全，运用手势控制机器人的运动方向，没有考虑机器人所处的环境，当机器人处在开阔和人流密集的环境以相同的速度行驶，明显降低了机器人的使用效率。

中国公开专利号：CN103991492，名称：一种基于Kinect技术的智能小车。该发明设计了一种基于Kinect技术的智能小车，由地盘、转轴总成、车轮总成、Kinect传感器、计算机和下位机组成。利用Kinect视觉传感器采集到操作人员的肢体动作或者操作人员的语音指令后，传递给计算机。计算机对所接受的肢体动作或者语音信息进行解析后，向下位机发出指令，进而控制智能小车的运动状态。该发明通过识别操作者的动作或者语音，可以精确的控制小车。但是，该发明功能过于简单，没有考虑小车所处的环境，当校车处在开阔和人流密集的环境以相同的速度行驶，明显降低了机小车的工作效率，而且，当有噪音或Kinect与操作者之间有障碍物时，该发明将无法继续工作。

发明内容

本实用新型的目的是：以现有的可穿戴设备，充分利用操作者手臂表面的肌电信号和手臂的姿态，实现一种可远程控制移动机器臂运动方向和速度的系统和方法。该系统由一个近端控制子系统和一个远端移动机器臂子系统组成。近端控制子系统包括生物肌电采集模块和姿态数据采集模块。生物肌电采集模块由可穿戴表面肌电采集环构成，如附图2所示，姿态数据采集由惯性测量装置完成。移动机器臂子系统由移动平台、支撑板、两个机器臂和夹持器组成。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于手臂表面肌电信号的移动机器臂系统，其特征在于它由可穿戴表面肌电采集环、惯性测量装置、电脑和移动机器臂子系统组成, 可穿戴表面肌电采集环、惯性测量装置和移动机械臂子系统分别通过无线方式连接电脑。可穿戴表面肌电采集环由N片生物肌电传感器分别嵌入到N个长方体块中，N个长方体块一次链接，构成一个圆环，可穿戴到手臂上用于检测操作者的表面肌电信号。移动机器臂子系统在移动平台的左右两侧分别安装一个类人体手臂的五自由度机器臂，在机器臂的末端分别安装一个夹持器，在移动平台的后方安装一个支撑板，机器臂使用或者取回的物品可放在支撑板上,其中N代表部件数量可以为一个或多个。