详情

原文传递一种基于手臂姿态的非接触式挖机臂操控系统及操控方法

专利名称：	一种基于手臂姿态的非接触式挖机臂操控系统及操控方法
摘要：	本发明公开了一种基于手臂姿态的非接触式挖机臂操控系统及操控方法，包括感知模块、通讯模块、解析模块以及控制模块；通过可穿戴设备自行采集操作者手臂姿态并据其运动姿态完成对挖掘机臂的跟踪控制，最终对挖机臂实现非接触式手臂仿形控制。针对于挖掘机的作业特点，在实际操作过程中，通过操作者手臂姿态非接触式的控制挖掘机操作，保障了操作者人身安全，降低了挖掘机操作难度。操作者不受场地限制，在操作过程中可静止站在一处或自由移动。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏徐工工程机械研究院有限公司
发明人：	王龙;靳泽宇;马厚雪;艾云峰;杨超;王飞跃
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910220108.4
公开号：	CN109778932A
代理机构：	南京纵横知识产权代理有限公司
代理人：	耿英;董建林
分类号：	E02F3/43(2006.01);E;E02;E02F;E02F3
申请人地址：	221004 江苏省徐州市金山桥经济技术开发区驮蓝山路26号
主权项：	1.一种基于手臂姿态的非接触式挖机臂操控系统，其特征在于，包括感知模块、通讯模块、解析模块以及控制模块；所述的感知模块，包括设置在操作者手臂上的可穿戴传感器，用于采集操作者手臂部位空间位姿角信息；所述通讯模块，用于操作者身上的可穿戴传感器与挖掘机上解析模块间的无线通信；所述解析模块，用于接收并解析由通讯模块发送过来的可穿戴传感器的信息，对手臂的姿态实现系统功能模式解析及跟踪姿态的操纵解析；所述控制模块，接收解析模块发送来的各执行机构当前实际角度及目标运动角度，跟踪控制挖掘机臂作相应的动作。 2.根据权利要求1所述的一种基于手臂姿态的非接触式挖机臂操控系统，其特征在于，所述解析模块包含两个子模块，分别为模式解析模块和操纵解析模块；所述模式解析模块，对操作者手臂姿态进行识别，判断当前的系统功能模式；所述操纵解析模块，根据模式解析模块判断出的系统功能模式，作出对应的操纵解析，计算出挖掘机臂各执行机构的目标运动角度。 3. 根据权利要求1所述的一种基于手臂姿态的非接触式挖机臂操控系统，其特征在于，所述系统功能模式根据操作者其中一只手臂的对应的三种不同姿态角进行判断确定，分别为跟踪控制模式、分别控制模式和停止模式。 4. 根据权利要求3所述的一种基于手臂姿态的非接触式挖机臂操控系统，其特征在于，在所述跟踪控制模式下，挖掘机铲斗位姿直接跟踪操作者另一只手部的位姿运动。 5. 根据权利要求3所述的一种基于手臂姿态的非接触式挖机臂操控系统，其特征在于，在所述分别控制模式下，操作者手臂的不同位姿单独控制各个执行机构分别运动。 6. 根据权利要求3所述的一种基于手臂姿态的非接触式挖机臂操控系统，其特征在于，在所述停止模式下，冻结当前的挖掘机臂运动状态。 7. 根据权利要求1所述的一种基于手臂姿态的非接触式挖机臂操控系统，其特征在于，所述可穿戴传感器采用惯性可穿戴设备，该设备由贴附在操作者人体的惯性测量节点构成，每一个节点独立地测量其贴附处的姿态角，独立供电，独立和挖掘机上的所述解析模块通信。 8. 根据权利要求7所述的一种基于手臂姿态的非接触式挖机臂操控系统，其特征在于，操作者一只手臂佩戴一个惯性测量节点，采集的信息用于解析系统功能模式；另一只手臂不同位置佩戴三个惯性测量节点，采集的信息被操纵解析模块以对应于当前的系统功能模式的方式处理。 9.根据权利要求3或4所述的一种基于手臂姿态的非接触式挖机臂操控系统，其特征在于，在跟踪控制模式下，通过操作者一只手臂的动作限制执行机构最大运动率，使跟踪另一只手部的挖掘机臂的动作趋于不动的趋势。 10.一种基于手臂姿态的非接触式挖机臂操控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.感知模块通过操作者手臂上的穿戴传感器采集手臂姿态信息；步骤2. 通讯模块将感知模块采集的信息，通过无线的方式发送给解析模块；步骤3. 解析模块中的模式解析模块对操作者手臂姿态进行识别，判断当前的系统功能模式为跟踪控制模式、分别控制模式还是停止模式；步骤4. 确定了系统功能模式后，解析模块中的操纵解析模块作出对应的操纵解析，计算出挖掘机臂各执行机构的目标运动角度；步骤5. 控制模块接收解析模块发送来的各执行机构当前实际角度及目标运动角度，解算出对应各执行结构的控制量；步骤6.控制模块将控制信号发送给各执行结构，各执行机构配合完成挖掘机臂跟踪手臂动作。
所属类别：	发明专利