人体体感感知机械手设计与实现.doc

智能应用智能应用智能应用智能应用基金项目：福建省大学生创新创业训练计划项目(201811312035)摘要：机械手是机器人研究中的一个重要领域本文设计并实现了一种基于等类人操作实验结果显示仿生机械手具备了一定的人手灵活性，可在特殊环境下替代人工作业关键词：体感控制；仿生机械手；Arduino;无线通信智能应用智能应用()Flex0 引言人工智能日益发展的今天，以智能机人为代表的新兴技 术和产品层出不穷在机器人的各个身体部件中，机械手无 疑应该是使用频率最高、技术难度要求最大的关键部位在 工业上，传统的机械手仅两三“手指”可以用来夹持物体， 在更换更复杂被捡物品时往往无能为力，离实用性还有一定 的距离本文所设计的机械手根据体感控制传感器感应人体 的动作，模仿人手的操作通过体感控制同步机械手，使得 机械手的操控更为人性化，用户无需编程经验，就可以操纵 机械手，降低了机械手的使用门槛和使用难度，提升了操作 能力和用户体验1 系统设计■ 1.1 整体架构本设计可分为数据手套与仿生机械手两部分数据手套 部分由主控器、传感器与无线发送模块所组成由传感器采 集人手变化获取手指弯曲信息主控器负责接收由 Flex传感器传来的信号，经过处理器处理后，由无线模块发送端发 送到从控器。

仿生机械手部分由无线接收模块、从控制器以 及机械手舵机组成从控器利用无线模块接收到数据，去控 制机械手舵机的运动系统框图如图 1所示■ 1.2 软硬件设计硬件部分：分别由主控器、 无线模块传输模块、 弯曲传感器和三轴加速度计 MPU6050数据采集模块、舵机响应模块、电源扩展模块组成控制器开发平 台选择Arduino Nano ATmega3,是一芯基于友好型主板， 是当前较流行的开源硬件平台，调用丰富的API接口，可以简化代码结构，把主要精力放在 算法优化上体感传感器选用 Flex传感器与三轴加速度传感器MPU6050 弯曲传感器是一款弯曲度传感器，而三轴加速度传感器 MPU6050可以测量空间加速度，能够全 面准确反映物体的运动性质 传感器将操作人手指弯曲程度转变成电信号当数据手套手指弯曲时， 传感器随手指弯曲形变产生不同电信号，当手掌左右翻动时，18 年07月舵机的控制，进而引起机械手响应，实现无线操控软件设计：程序主要由主、从控制器控制，分为传感器 数据采集、数据处理、无线传输、无线接收与舵机驱动几个部分在函数中先完成无线模块的配置，首先在 setup()函数中使用Mif.setRADDR()设置发送端地址，在 loop函数中用Mif.setTADDR()设置接收端地址，确保无线模块 的发送与接收地址相互对应，从而实现通信。

然后 Arduino的模拟输入口通过函数 analogRead()直接获取传感器的实 时数据，经程序处理后判断采集值是否在合理范围内，若采 集数据正常，将采集的数据通过无线模块发送给从控模块， 从控模块接收并处理收到的数据，通过 map()换算为驱动舵机的控制信号，控制舵机转动相应的角度，与舵机对应的图？ 主、从控制流程图。