仿生手控制装置、方法及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种仿生手控制装置、方法及电子设备，涉及仿生机械手控制领域，该仿生手控制装置用于控制仿生手的运动，装置包括：主控制器和执行器，以及与主控制器相连接的通信单元、反馈传感器、驱动器和控制开关；其中，执行器与仿生手相连；反馈传感器用于获取仿生手反馈的传感数据；控制开关用于获取动作信号；执行器用于驱动仿生手进行运动；驱动器用于向执行器提供动力；主控制器用于根据仿生手反馈的传感数据以及动作信号生成的控制指令对仿生手进行控制；通信单元用于将仿生手反馈的传感数据以及动作信号传输至主控制器。该仿生手控制装置结构简单，在实现多种类型的仿生手控制动作的前提下减少了仿生手控制装置的体积，提高了扩展性。

【技术实现步骤摘要】
仿生手控制装置、方法及电子设备
本专利技术涉及仿生机械手控制领域，尤其是涉及一种仿生手控制装置、方法及电子设备。
技术介绍
仿生手是较为常见的一种医疗辅助机械，仿生手是由多个电机驱动相应仿生手指的器械，作为上肢截肢者的辅助机械来执行类似人手的各种操作。随着技术的进步，此类仿生手的动作形式也更加多样化、人性化，但功能的增多带来了控制逻辑更加复杂，相应的仿生手控制器存在着结构复杂、扩展性差的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种仿生手控制装置、方法及电子设备，该仿生手控制装置结构简单，能够简单布置在仿生手的手掌中，在实现多种类型的仿生手控制动作的前提下，减少了传统仿生手控制装置的体积，并提高了仿生手的扩展性。第一方面，本专利技术实施例提供了一种仿生手控制装置，仿生手控制装置用于控制仿生手的运动，装置包括：主控制器和执行器，以及与主控制器相连接的通信单元、反馈传感器、驱动器和控制开关；其中，执行器与仿生手相连；反馈传感器，用于获取仿生手反馈的传感数据；控制开关，用于获取动作信号；执行器，用于驱动仿生手进行运动；驱动器，用于向执行器提供动力；主控制器，用于根据仿生手反馈的传感数据以及动作信号生成的控制指令对仿生手进行控制；通信单元，用于将仿生手反馈的传感数据以及动作信号传输至主控制器；还用于将控制指令发送至仿生手中。在一些实施方式中，上述装置还包括：动作控制单元；动作控制单元用于对仿生手进行控制；动作控制单元与通信单元相连；上述动作控制单元包括：动作处理器，以及动作处理器相连的信号切换单元、存储单元、电源模块以及动作传感器；其中，动作处理器与通信单元相连；动作传感器，用于获取仿生手的动作指令信号；信号切换单元，用于获取切换动作信号；动作处理器，用于对动作指令信号以及切换动作信号进行处理生成仿生手控制指令；电源模块用于为动作处理器、信号切换单元以及动作传感器进行供电；动作处理器生成的仿生手控制指令，通过动作处理器传输至通信单元。在一些实施方式中，动作传感器，包括：肌肉电传感器、按键、摇杆、重力加速度传感器、摄像头或脑电波传感器；信号切换单元，包括：肌肉电传感器装置、按键装置、摇杆装置、重力加速度传感器装置上述一种或多种装置；电源模块，包括：电源管理电路，以及与电源管理电路相连的电池模组、充放电电路、电源接口、电池过热保护电路。在一些实施方式中，上述装置还包括：指令编辑器；指令编辑器与通信单元相连；指令编辑器，用于提供仿生手的连续动作的控制指令。在一些实施方式中，上述指令编辑器包括：指令处理器以及指令生成器；指令生成器中生成的指令通过指令处理器传输至通信单元；指令生成器，用于生成控制仿生手的多个第一处理指令；其中，第一处理指令用于控制仿生手的单一动作；指令处理器，用于对第一处理指令进行处理，生成控制仿生手的第二处理指令；其中，第二处理指令用于控制仿生手的连续动作。在一些实施方式中，执行器，包括：直流减速步进电机、电动推杆、微型液压马达、微型气缸、直线电机上述一种或多种动力组件；控制开关，包括：肌肉电传感器、按键、摇杆、重力加速度传感器上述一种或多种控制组件；反馈传感器，包括：压力传感器、旋转电位器、加速度陀螺仪、扭矩检测器、角度传感器上述一种或多种反馈组件；通信单元，包括：串口、USB、以太网、4G、wifi、蓝牙、5G、Zigbee、NB-IoT、LoRa、Sigfox、LAN、RS485上述一种或多种通讯协议电路；驱动器，包括：驱动电机、可控液压泵、可控气压泵、直流伺服电机和交流电机中上述一种或多种驱动装置。第二方面，本专利技术实施例提供了一种仿生手控制方法，方法应用于上述第一方面任意可能的实施方式中提到的仿生手控制装置，该方法包括：利用控制开关获取仿生手的动作信号；主控制器根据动作信号确定仿生手的控制指令，并通过通信单元向驱动器发送控制指令；驱动器根据控制指令，利用执行器驱动仿生手进行运动；仿生手进行运动时，主控制器根据反馈传感器实时反馈的传感数据，对仿生手的运动路径进行实时更新。在一些实施方式中，主控制器根据反馈传感器实时反馈的传感数据，对仿生手的运动路径进行实时更新，包括：利用仿生手中的反馈传感器，实时获取仿生手的手指运动角度和/或手指接触力；其中，仿生手的手指运动角度通过反馈传感器中的旋转电位器和/或角度传感器获取；仿生手的手指接触力通过反馈传感器中的压力传感器和/或扭矩传感器获取；根据仿生手的手指运动角度和/或手指接触力，实时计算仿生手的手指闭合角度和/或指尖压力，并根据闭合角度和/或指尖压力控制仿生手的手指进行连续力学反馈运动。在一些实施方式中，驱动器根据控制指令，利用执行器驱动仿生手进行运动的步骤，包括：实时采集用户与仿生手之间的肌肉信号，并将肌肉信号转化为电信号；根据肌肉信号转化的电信号，确定用户手臂的肌肉紧绷值；当肌肉紧绷值位于预设阈值区间时，根据肌肉紧绷值对应的手指弯曲角度控制仿生手的手指进行运动；当肌肉紧绷值大于阈值的上限时，仿生手停止运动后保持当前姿势；当肌肉紧绷值小于阈值的下限时，仿生手处于伸展状态。在一些实施方式中，根据肌肉紧绷值对应的手指闭合角度控制仿生手的手指进行运动，包括：根据肌肉紧绷值的对应的极值和/或肌肉紧绷值对应的电压值，实时计算肌肉紧绷值对应的仿生手的手指闭合角度；根据手指闭合角度控制仿生手的手指进行运动。在一些实施方式中，当多个仿生手控制装置包含同一个动作控制单元时，通过通信单元向驱动器发送控制指令的过程，包括：通过通信单元，将动作控制单元分别与多个仿生手控制装置进行组网连接；完成组网连接后，通信单元将动作控制单元生成的控制指令同时发送至多个仿生手控制装置中。在一些实施方式中，当仿生手控制装置包含多个动作控制单元时，通过通信单元向驱动器发送控制指令的过程，包括：通过通信单元，将多个动作控制单元分别与仿生手控制装置进行组网连接；完成组网连接后，通信单元将多个动作控制单元生成的控制指令分别发送至仿生手控制装置中。第三方面，本专利技术实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行计算机程序时实现上述第二方面任意可能的实施方式中提到的仿生手控制方法的步骤。第四方面，本专利技术实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其中，程序代码使处理器执行上述第二方面任意可能的实施方式中提到的仿生手控制方法的步骤。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术提供了一种仿生手控制装置、方法及电子设备，该仿生手控制装置用于控制仿生手的运动，装置包括：主控制器和执行器，以及与主控制器相连接的通信单元、反馈传感器、驱动器和控制开关；其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生手控制装置，其特征在于，所述仿生手控制装置用于控制仿生手的运动，所述装置包括：主控制器和执行器，以及与所述主控制器相连接的通信单元、反馈传感器、驱动器和控制开关；其中，所述执行器与所述仿生手相连；/n所述反馈传感器，用于获取所述仿生手反馈的传感数据；/n所述控制开关，用于获取动作信号；/n所述执行器，用于驱动所述仿生手进行运动；/n所述驱动器，用于向所述执行器提供动力；/n所述主控制器，用于根据所述仿生手反馈的传感数据以及所述动作信号生成的控制指令对所述仿生手进行控制；/n所述通信单元，用于将所述仿生手反馈的传感数据以及所述动作信号传输至所述主控制器；还用于将所述控制指令发送至所述仿生手中。/n

【技术特征摘要】
1.一种仿生手控制装置，其特征在于，所述仿生手控制装置用于控制仿生手的运动，所述装置包括：主控制器和执行器，以及与所述主控制器相连接的通信单元、反馈传感器、驱动器和控制开关；其中，所述执行器与所述仿生手相连；
所述反馈传感器，用于获取所述仿生手反馈的传感数据；
所述控制开关，用于获取动作信号；
所述执行器，用于驱动所述仿生手进行运动；
所述驱动器，用于向所述执行器提供动力；
所述主控制器，用于根据所述仿生手反馈的传感数据以及所述动作信号生成的控制指令对所述仿生手进行控制；
所述通信单元，用于将所述仿生手反馈的传感数据以及所述动作信号传输至所述主控制器；还用于将所述控制指令发送至所述仿生手中。


2.根据权利要求1所述的仿生手控制装置，其特征在于，所述装置还包括：动作控制单元；所述动作控制单元用于对所述仿生手进行控制；所述动作控制单元与所述通信单元相连；
所述动作控制单元包括：动作处理器，以及所述动作处理器相连的信号切换单元、存储单元、电源模块以及动作传感器；其中，所述动作处理器与所述通信单元相连；
所述动作传感器，用于获取所述仿生手的动作指令信号；
所述信号切换单元，用于获取切换动作信号；
所述动作处理器，用于对所述动作指令信号以及所述切换动作信号进行处理生成仿生手控制指令；
所述电源模块用于为所述动作处理器、所述信号切换单元以及所述动作传感器进行供电；
所述动作处理器生成的所述仿生手控制指令，通过所述动作处理器传输至所述通信单元。


3.根据权利要求2所述的仿生手控制装置，其特征在于，所述动作传感器，包括：肌肉电传感器、按键、摇杆、重力加速度传感器、摄像头或脑电波传感器；
所述信号切换单元，包括：肌肉电传感器装置、按键装置、摇杆装置、重力加速度传感器装置上述一种或多种装置；
所述电源模块，包括：电源管理电路，以及与所述电源管理电路相连的电池模组、充放电电路、电源接口、电池过热保护电路。


4.根据权利要求1所述的仿生手控制装置，其特征在于，所述装置还包括：指令编辑器；所述指令编辑器与所述通信单元相连；
所述指令编辑器，用于提供所述仿生手的连续动作的控制指令。


5.根据权利要求4所述的仿生手控制装置，其特征在于，所述指令编辑器包括：指令处理器以及指令生成器；所述指令生成器中生成的指令通过所述指令处理器传输至所述通信单元；
所述指令生成器，用于生成控制所述仿生手的多个第一处理指令；其中，所述第一处理指令用于控制所述仿生手的单一动作；
所述指令处理器，用于对所述第一处理指令进行处理，生成控制所述仿生手的第二处理指令；其中，所述第二处理指令用于控制所述仿生手的连续动作。


6.根据权利要求1所述的仿生手控制装置，其特征在于，所述执行器，包括：直流减速步进电机、电动推杆、微型液压马达、微型气缸、直线电机上述一种或多种动力组件；
所述控制开关，包括：肌肉电传感器、按键、摇杆、重力加速度传感器上述一种或多种控制组件；
所述反馈传感器，包括：压力传感器、旋转电位器、加速度陀螺仪、扭矩检测器、角度传感器上述一种或多种反馈组件；
所述通信单元，包括：串口、USB、以太网、4G、wifi、蓝牙、5G、Zigbee、NB-IoT、LoRa、Sigfox、LAN、RS485上述一种或多种通讯协议电路；
所述驱动器，包括：驱动电机、可控液压泵、可控气压泵、直流伺服电机和交流电机中上述一种或多种驱动装置。


7.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴嘉韵，李震宇，朱琼，马爽爽，饶文嘉，李廷玉，
申请(专利权)人：杭州胖力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33