机械手臂控制装置，包含该控制装置的机械手臂系统及机械手臂控制方法制造方法及图纸

本申请提供了一种机械手臂控制装置，包括一个运动传感器，用以配戴在一可动物体上，以感测该可动物体在多轴向上的运动量并输出感测结果；及一个控制模块，用以将该感测结果解译成为特定机械手臂的多数手臂段的位移控制指令。本发明专利技术也提供一种包含该控制装置及受其控制的机械手臂的系统。本发明专利技术还公开以该控制装置控制该机械手臂的方法。

A mechanical arm control device, a mechanical arm system and a mechanical arm control method containing the control device.

This application provides a mechanical arm control device comprises a motion sensor, used to wear in an animal body, to sense the movable object in multi axial movement of the volume and the output of the sensing result; and a control module is used to convert the sensing result interpretation become displacement set the mechanical arm of the majority of arms control instruction section. The invention also provides a system consisting of a control device and a mechanical arm controlled by it. The invention also discloses a method for controlling the mechanical arm by the control device.

【技术实现步骤摘要】
机械手臂控制装置，包含该控制装置的机械手臂系统及机械手臂控制方法
本专利技术是关于一种机械手臂控制方法及装置，特别是关于一种基于姿势辨认的机械手臂控制装置与机械手臂控制方法，以及使用该控制方法与控制装置的机械手臂系统。
技术介绍
机械手臂又称为机器人，是一种广泛应用在工业制造的机器。近年来已经进入例如外层空间、海底、医疗、军事、农业、保全、服务业、休闲娱乐，甚至日常生活等等各种领域。拟人机器人通常是指高度模拟人类行为，甚至生理现象的人形机器人。但是，拟人机器人的控制，应用在工业机器人，已经成为一种新兴的控制方法。理论上，如果可以使机械手臂或手指以近似于人类手臂或手指的运动方式运动，将可以执行更为精细的工作。因此，各种控制或训练机械手臂或手指模仿人类手臂或手指运动的技术，乃应运而生。中国技术专利CN203418539U号揭示一种具有图像识别系统的猜拳机器人。该机器人配置一个摄影机，利用影像识别技术，辨认对手的手势，并随机产生猜拳手势。美国专利US9129154B2为专利技术名称姿势辨认装置，包含该姿势辨认装置的机械手，以及使用该姿势辨认装置的姿势辨认方法(Gesturerecognitionapparatus,robotsystemincludingthesameandgesturerecognitionmethodusingthesame)的专利，揭示一种包含手势辨认装置的机械手，利用人脸辨识技术定义出一手势区，再对该手势区以影像辨认技术辨认手势。手势辨认的参数包括位置、移动方向及形状改变。该专利建议利用这种技术，作为人形机器人的控制装置。SylvainCalinonetal.在论文StochasticGestureProductionandrecognitionmodelforahumanoidrobot(人形机器人的手势随机产生和识别模型)中揭示一种供使用于人形机器人控制的姿势辨认方法。该系统利用光学影像辨认技术，训练机械手作出与人手相同的动作。该文刊于Proceedingsof2004IEEE/RSJInternationalConferenceonIntelligentRobotsandSystems,September28-October2,2004,Sendai,Japan。美国专利公开案US2015/109202揭示一种穿戴式肌肉电流传感器的姿势辨认系统及方法。该系统配备一个姿势库，储存多数姿势模型，利用判定树的技术，对传感器所侦测到的手臂动作进行比对，以辨认出手臂动作所代表的姿势。韩国专利KR20080114197揭示一种穿戴式机械手臂的位置计算方法。该方法根据接收到的输入施力，推估该施力所要达到的位置，并将该机械手臂的自由端移动到该位置。WO2009/124951公开一种应用在具有关节型四肢的移动型机器人的控制指令架构(Control-commandarchitectureforamobilerobotusingarticulatedlimbs)。该专利技术是关于人形机器人的控制方法，提供一种三个计算器级别的结构，传达机械手臂的运动指令，并透过平滑化技术，达成正确的动作控制。由上述已知技术的讨论中可知，现有的机械手臂控制技术已经可以根据人类的姿势或动作做出相同的姿势或动作。但已知技术主要是根据光学影像辨认技术，分析人类的姿势或动作。受限于光学感测技术基本上属于二维的感测技术，所能侦测到的人类姿势或动作，难以达到准确。使用其他型态的传感器虽然可以提高侦测的正确性，但需要在人类手臂等处装置多数传感器。辨认时或控制时必须计算多数传感器的参数，为其缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新颖的机械手臂控制装置，仅使用少数侦测器，即可达成使机械手臂跟随人类手臂或手指运动而运动的目的。本专利技术的目的还在于提供一种机械手臂控制装置，用以正确的侦测一人类手臂或手指的运动，据以控制机械手臂的运动。本专利技术的目的还在于提供一种使用该机械手臂控制装置的机械手臂系统。本专利技术的目的还在于提供一种使用该机械手臂控制装置控制机械手臂运动的方法。根据本专利技术的机械手臂控制装置，乃是包括：一个运动传感器，用以配戴在一可动物体上，以感测该可动物体的运动并以无线方式输出感测结果；及一个控制模块，用以接收该运动传感器的感测结果，并根据该感测结果参数产出一机械手臂运动控制指令；该机械手臂至少两节手臂段，包括活动连结在一基台的第一手臂段及活动连结在该第一手臂段的第二手臂段；其中，该运动传感器包括：多轴位移传感器，用以感测该运动在至少三轴方向上的分量并产生代表该运动的位移参数，作为该感测结果；无线通信模块，用以与该控制模块建立通信信道，以交换数据，该数据交换包括将该多轴位移传感器所产生的位移参数传送至该控制模块；及电源模块，用以供应电源至该位移传感器及该无线通信模块；且其中，该控制模块包括一个指令解译装置，用以将该运动传感器产生的位移参数解译成为该机械手臂的多数手臂段位移控制指令，以利用接续产生的位移控指令驱动该机械手臂远离其基台的一节手臂的自由端上一基准点沿该运动传感器的运动轨迹移动。在本专利技术的较佳实例中，该位移传感器为一三轴位移传感器，较好为六轴位移传感器，最佳为九轴位移/磁力计。在本专利技术的有利应用例中，该可动物体为一人类手臂或手指。在这种实例中，该运动传感器用以配戴在该手臂或手指的自由端端部附近。在本专利技术的多数实例中，该运动传感器产生的位移参数包括该运动在至少三轴上的运动分量的代表信息。在本专利技术的特定实例中，该运动传感器接续产生的位移参数包括在三度空间上的分时位移方向与位移量的代表信息，组合成该运动在空间上的轨迹。本专利技术的较佳实施例中，该控制模块包括一个驱动装置，以根据该指令解译装置产生的位移控制指令，驱动该机械手臂各手臂段的位移动力装置。本专利技术的机械手臂系统包括上述机械手臂控制装置以及一支机械手臂。该机械手臂包含一基台、至少两节手臂段、活动连结两手臂的关节以及驱动该手臂段相对于该关节的运动的位移动力装置。该至少两节手臂段包括活动连结在该机台的第一手臂段及活动连结在该第一手臂段的第二手臂段。在本专利技术的较佳实例中，该机械手臂控制装置接续产生位移控制指令，以控制该手臂段相对运动，使该第二手臂段的自由端上的一个基准点在空间上的移动轨迹追随该运动传感器的移动轨迹。在本专利技术的另一些实例中，该机械手臂控制装置接续产生位移控制指令，以控制该手臂段相对运动，使该第二手臂段的自由端基准点移动到该运动传感器的移动目标位置。在这种实例中，该指令解译装置还包括一位移分析装置，用以根据该运动传感器所产生的位移参数，预测一移动目标位置。本专利技术还公开在该机械手臂系统中，控制该机械手臂的运动的方法，亦即以该机械手臂控制装置控制该机械手臂运动的方法。该方法包括：使该运动传感器沿一轨迹运动；该运动传感器感测该运动，送出感测结果信息；该感测结果信息包括代表该运动在至少三轴方向上的运动分量的位移参数；该感测结果信息也可包括该运动在空间上的轨迹；该控制模块接收该位移参数，将该位移参数解译成适用于该机械手臂的多数手臂段的位移控制指令；该驱动装置将该位移控制指令提供于该机械手臂的各手臂段位移动力装置，以驱动该位移动力装置移动该手臂段，以使各手臂段发生相对运动。在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械手臂控制装置，其特征在于，包括：一个运动传感器，用以配戴在一可动物体上，以感测该可动物体的运动并以无线方式输出感测结果；及一个控制模块，用以接收该运动传感器的感测结果，并根据该感测结果参数产出一机械手臂运动控制指令；该机械手臂至少两节手臂段，包括活动连结在一基台的第一手臂段及活动连结在该第一手臂段的第二手臂段；其中，该运动传感器包括：多轴位移传感器，用以感测该运动在至少三轴方向上的分量并产生代表该运动的位移参数，作为该感测结果；无线通信模块，用以与该控制模块建立通信信道，以交换数据，该数据交换包括将该多轴位移传感器所产生的位移参数传送至该控制模块；及电源模块，用以供应电源至该位移传感器及该无线通信模块；且其中，该控制模块包括一个指令解译装置，用以将该运动传感器产生的位移参数解译成为该机械手臂的多数手臂段个别的位移控制指令，以利用接续产生的位移控制指令驱动该机械手臂远离其基台的一节手臂的自由端上一基准点沿该运动传感器的运动轨迹移动。

【技术特征摘要】
2016.06.02 TW 1051174791.一种机械手臂控制装置，其特征在于，包括：一个运动传感器，用以配戴在一可动物体上，以感测该可动物体的运动并以无线方式输出感测结果；及一个控制模块，用以接收该运动传感器的感测结果，并根据该感测结果参数产出一机械手臂运动控制指令；该机械手臂至少两节手臂段，包括活动连结在一基台的第一手臂段及活动连结在该第一手臂段的第二手臂段；其中，该运动传感器包括：多轴位移传感器，用以感测该运动在至少三轴方向上的分量并产生代表该运动的位移参数，作为该感测结果；无线通信模块，用以与该控制模块建立通信信道，以交换数据，该数据交换包括将该多轴位移传感器所产生的位移参数传送至该控制模块；及电源模块，用以供应电源至该位移传感器及该无线通信模块；且其中，该控制模块包括一个指令解译装置，用以将该运动传感器产生的位移参数解译成为该机械手臂的多数手臂段个别的位移控制指令，以利用接续产生的位移控制指令驱动该机械手臂远离其基台的一节手臂的自由端上一基准点沿该运动传感器的运动轨迹移动。2.如权利要求1所述的机械手臂控制装置，其特征在于，所述位移传感器为选自三轴位移传感器、六轴位移传感器、九轴位移/磁力计中的一种。3.如权利要求1所述的机械手臂控制装置，其特征在于，所述运动传感器产生的位移参数包括该运动在至少三轴上的运动分量的代表信息。4.如权利要求1所述的机械手臂控制装置，其特征在于，所述运动传感器接续产生的位移参数包括该运动在三度空间上的分时位移方向与位移量的代表信息。5.如权利要求1所述的机械手臂控制装置，其特征在于，所述运动传感器接续产生的位移参数包括该运动传感器在三度空间上的分时位置的代表信息。6.如权利要求1所述的机械手臂控制装置，其特征在于，所述控制模块包括一个驱动装置，以根据该指令解译装置产生的位移控制指令，驱动该机械手臂各手臂段的位移动力装置。7.一种机械手臂系统，其特征在于，包括：一支机械手臂，该机械手臂包含一基台、至少两节手臂段，包括活动连结在该基台的第一手臂段及活动连结在该第一手臂段的第二手臂段、活动连结两手臂的关节以及驱动该手臂段相对于该关节或该基台运动的位移动力装置；一个运动传感器，用以配戴在一个可动物体上，以感测该可动物体的运动并以无线方式输出感测结果；及一个控制模块，用以接收该运动传感器的感测结果，并根据该感测结果参数产生该机械手臂的运动控制指令；其中，该运动传感器包括：多轴位移传感器，用以感测该运动在至少三轴方向上的分量并产生代表该...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱丕良，
申请(专利权)人：巨擘科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71