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1、10申请公布号CN104108097A43申请公布日20141022CN104108097A21申请号201410288084322申请日20140625B25J3/0020060171申请人陕西高华知本化工科技有限公司地址710065陕西省西安市高新区沣惠南路36号橡树街区B座10406室72发明人刘秋丽74专利代理机构西安亿诺专利代理有限公司61220代理人熊雁54发明名称基于手势控制的上下料机械手系统57摘要本发明基于手势控制的上下料机械手系统涉及机械控制领域，具体涉及基于手势控制的上下料机械手系统，包括依次相连KINECT、计算机、ARDUINO、舵机；所述KINECT与ARDUINO。
2、相连，所述舵机包括第一舵机、第二舵机、第三舵机，第四舵机、第五舵机。本发明可灵活控制机械手、稳定性良好，便于操作。51INTCL权利要求书1页说明书3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页10申请公布号CN104108097ACN104108097A1/1页21基于手势控制的上下料机械手系统，包括依次相连KINECT、计算机、ARDUINO、舵机；其特征在于所述KINECT与ARDUINO相连，所述舵机包括第一舵机、第二舵机、第三舵机，第四舵机、第五舵机。2如权利要求1所述基于手势控制的上下料机械手系统，还包括一与舵机相连的DELTA机器人，其特征在于所述D。
3、ELTA机器人包括动平台和静平台，静平台通过依次相连的主动臂、万向节、从动臂、动平台连接件与动平台相连，所述从动臂为平行四边形从动支链。权利要求书CN104108097A1/3页3基于手势控制的上下料机械手系统技术领域0001本发明涉及机械控制领域，具体涉及基于手势控制的上下料机械手系统。技术背景0002手势控制作为一种正在蓬勃发展的现代控制方式，具有操作简单直观、灵活性高、科技感强等特点。三自由度DELTA机械手具有刚度大、精度高、承载能力强等优点，其应用几乎涉及现代尖端技术的各个领域。基于手势控制的上下料机械手是通过综合采用先进的计算机通信，KINECT的人体姿态识别和ARDUINO的数据。
4、处理和传输技术，将手势控制与DELTA机械手相结合，通过KINECT识别手势的姿态及位置，将数据通过电脑传输至ARDUINO，ARDUINO将处理后的数据用于控制五个舵机旋转的角度，达到控制DELTA机械手的移动、抓取的效果。在现代工厂中，普通的DELTA机械手普遍应用于激光加工、微电子装配、细胞显微操作、光纤对接等精密操作，这些领域对精度要求很高，但想要改变其运动轨迹需要专业工程师进行精密的计算与编程，对普通人来说难度很大；而遥控的机械手不但不能完成精密工作而且控制不灵活。发明内容0003为了解决上述问题，本发明提供一种可灵活控制机械手、稳定性良好，便于操作的基于手势控制的上下料机械手系统。。
5、0004本发明基于手势控制的上下料机械手系统，括依次相连KINECT、计算机、ARDUINO、舵机；所述KINECT与ARDUINO相连，所述舵机包括第一舵机、第二舵机、第三舵机，第四舵机、第五舵机。0005优选地，基于手势控制的上下料机械手系统包括一与舵机相连的DELTA机器人，其特征在于所述DELTA机器人包括动平台和静平台，静平台通过依次相连的主动臂、万向节、从动臂、动平台连接件与动平台相连，所述从动臂为平行四边形从动支链。0006本发明可灵活控制机械手、稳定性良好，便于操作。具体实施方式0007本发明基于手势控制的上下料机械手系统，包括依次相连KINECT、计算机、ARDUINO、舵机。
6、；所述KINECT与ARDUINO相连，所述舵机包括第一舵机、第二舵机、第三舵机，第四舵机、第五舵机，基于手势控制的上下料机械手系统还包括一与舵机相连的DELTA机器人，其特征在于所述DELTA机器人包括动平台和静平台，静平台通过依次相连的主动臂、万向节、从动臂、动平台连接件与动平台相连，所述从动臂为平行四边形从动支链。启动计算机，将ARDUINO的程序输入ARDUINO内，打开KINECT的编程软件PROCESSING，运行编好的KINECT程序，电脑屏幕内将出现机械手运动的模拟图，同时PROCESSING还会将各舵机的数据传输至ARDUINO端，ARDUINO将数据处理后控制五个舵机的角度。
7、，其中三个舵机固定于动平台，用于控制机械臂的角度，进而控制动平台的位置；其中一个舵机安装在动平台上，说明书CN104108097A2/3页4用于控制机械爪的旋转；还有一个用于控制机械爪的合拢与张开。0008硬件总体设计本设计采用ARDUINO单片机、KINECTXBOX360、舵机、计算机、DELTA机械手等硬件来实现功能。系统总体功能如下1连接电脑与ARDUINO，将程序写入ARDUINO。连接ARDUINO与5个舵机，并给ARDUINO接上“5V15A”的电源。2KINECT放置在机械手下方，连接KINECT与电脑，并给KINECT接上220V的家用电源。打开PMCESSING，运行相应程。
8、序。3KINECT前方15M左右的地方，对准KINECT伸出手掌并张开，等待KINECT完成识别。0009单片机控制系统设计本设计采用ARDUINO单片机，是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，用其专用的编程软件进行编程，指令代码类似于C语言，但比C语言简单，简化了一些不必要的定义拥有强大的函数库。0010程序总体设计程序分为ARDUINO部分和PROCESSING部分，其中PROCESSING驱动KINECT进行手势感知，通过手势的移动、倾斜、合拢计算每个舵机的位置数据并传输至ARDUINO，ARDUINO经过数据处理后传输至每个舵机。0011PROCESSING程序1手部感应。利用红。
9、外线反射测量空间深度，普通摄像头获取彩色图像。凭借PROCESSING中OPENGL，SIMPLE叩ENNI，KINECTORBIT等数据库达到检测人手，识别手势。0012IMPORTPROCESSINGOPEN91；IMPORLSIMPLEOPENNI；IMPNRTKINECTORBITKINECTORHIT；2手势控制。提取手部的点云，画出一个长方体，随手部移动而移动，当手倾斜时，长方体随着倾斜，与平面角度改变，控制机械臂抓取器的旋转。当手张开或握紧时，长方体的长随之变长或缩短，控制机械臂抓取。0013ARDUINO程序ARDUINO控制舵机用到的程序是VOIDUPDATESERVOINT。
10、PIN,INTPULSEDIGITALWRITEPIN,HIGHDELAYMIROSECONDSPULSE；DIGITALWRITEPIN，LOW；该子程序将脉宽值的微秒数输入相应的舵机中将PIN引脚的舵机调至高电平，用到DELAYMICROSECONDS，暂停程序PULSE毫秒，然后再回到低电平。用以下程序判断是否运行UNS培NEDLONGCURRENTMILLISMILLIS；IFCURRENTMILLISPREVIOUSMIUISINTERVALPREVIOUSMILLISCURRENTMILLIS；MILLIS的作用为计算程序运行到此时离程序开始时的时间，将其赋值到CURRENTMIL。
11、LIS，在IF语句中，判断现在的毫秒数距离上一次运行的毫秒数是否大于说明书CN104108097A3/3页5INTERVAL，若果大于INTERVAL毫秒，则开始将舵机的数据传输至舵机中，并将此时程序运行的时间记录在PREVIOUSMILLIS，用于下一次循环。这个条件保证了机械手的舵机至多INTENRAL毫秒改变一次位置，避免了因为控制者手的微小变化而造成的不必要的抖动。INTERVAL在程序的开头定义。0014串口通信若KINECT识别到有手势，则通过PMCESSING发送一个“X”信号，ARDUINO收到“X”信号后开始数据的接收五个舵机的位置数据。由于ARDUINO与PROCESSING的通信中一次只能传输1个字节，因此这里在PROCESSING端先将16位的数据拆分成两个8位传输过来，再在ARDUINO端将两个8位组合起来。0015由于PROCESSING中串口输出有限制，不能传输超过一个字节的数据。但是坐标传输的数据超过一个字节。于是利用位操作，将十进制转化为十六进制。使坐标分为8位进行传输。0016如BYTEMSBBYTESERIAIANGLE80XFF；BYTELSBBYTESERIALANGLE0XFF；MYPONWRITEMSB；MYPORTWRITELSB；将SERIALANGLE所代表的数据转化为十六进制，分为两个输出。说明书CN104108097A。