带有机械臂的汽车的安全控制系统的制作方法

本发明属于汽车技术领域，具体涉及带有机械臂的汽车的安全控制系统。

背景技术

汽车是现目前最重要的交通工具之一，与人类的工作生活紧密联系在一起，现如今已经成为了人们生活中不可缺少的一部分。随着汽车的不断推广和创新，为了提供汽车的功能性，解决人们在交通、生活和工作中的各种问题，现在已经有了许多带有机械臂的特种汽车，如吊车、挖掘机等等，这些汽车的控制系统通常为各种操作杆和操作按键，在控制机械臂进行工作时，往往需要操控各种复杂的摇杆和按键，不仅操作复杂，浪费了人力资源与操作时间，导致机械臂的工作效率较低，对操控者也具有一定的技术要求，并不是每个人都可以对机械臂进行操作，并且对现今的机械臂功能单一，控制操作系统也只能完成机械臂的单一操作功能。

近年来，人机交互技术发展迅速，人机交互主要是通过相关设备识别人的各种行为动作、身体姿势等于计算机虚拟环境进行互动，实现游戏、操作训练、健身等功能，其中捕获人体的活动是关键所在。现如今已经出现了通过人机交互技术对机械臂进行控制的技术，通过捕获人体手臂的运动对机械臂进行控制，但是对该技术进行控制时，需要人的手臂一直进行移动，虽然使得机械臂可以完成许多复杂的操作，但是大大浪费了人力资源，使得机械臂在工作时，仍然需要手臂进行操作；并且机械臂在工作时，其安全性也无法得到保障。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出带有机械臂的汽车的安全控制系统，该控制系统通过控制手套模拟手臂的活动并对机械臂进行控制，不仅能使得机械臂能像手一样完成复杂的操作，同时可根据机械臂所需要完成的具体操作进行控制，可实现机械臂的单次、持续、多次往复工作过程，大大减少了人工劳力，提高了机械臂的工作效率，并且保证了机械臂在使用时机械臂、汽车和周围环境的安全，减少安全事故的发生。

为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：

带有机械臂的汽车的安全控制系统，包括机械臂、操作端、控制机械臂的控制手套、数据处理中心和机械臂控制中心，所述数据处理中心与机械臂控制中心通过线路连接，所述操作端位于机械臂的端部，所述操作端设有用于检测机械臂工作压力的压力检测器，汽车上设有对汽车速度进行检测的速度检测器；

所述控制手套包括手掌部分、小臂部分、大臂部分和固定部分，所述控制手套通过固定部分固定在人身上；所述手掌部分的大拇指套中设有机械臂启动按钮，食指套中设有功能控制按钮，中指套中设有功能持续工作按钮，无名指中设有记忆控制按钮；所述手掌部分的中心、小臂部分、大臂部分、手掌部分与小臂部分连接处、小臂部分与大臂部分连接处以及大臂部分与固定部分的连接处均设有用于监测手臂运动信息的传感器，所述运动信息包括人体手掌、小臂、大臂、手腕、肘部和肩部的角速度和加速度；所述固定部分包括肩部包带和防止机械臂脱落的固定绑带；

所述机械臂启动按钮用于控制机械臂的开启；

所述功能控制按钮用于控制操作端的单次操作；

所述功能持续工作按钮用于控制操作端的持续操作；单数次按动功能持续工作按钮时，操作端持续工作，机械臂模拟手臂工作；双数次按动功能持续工作按钮时，操作端持续工作，机械臂停止模拟手臂工作；

所述记忆控制按钮用于记录机械臂和操作端的一个时间段的工作并重复该时间段的工作；单数次按动功记忆控制按钮开始对机械臂和操作端的工作进行记录，双数次按动记忆控制按钮停止记录机械臂和操作端的工作并对记录的工作进行往复操作；

所述机械臂启动按钮、功能控制按钮、功能持续工作按钮、记忆控制按钮和各个传感器均与数据处理中心相连；所述数据处理中心包括用于接收机械臂启动按钮、功能控制按钮、功能持续工作按钮、记忆控制按钮的按钮信息和各个传感器检测到的运动信息的信息接收单元、用于处理按钮信息及运动信息的信息处理单元和将处理后的信息转化为机械臂指令的指令转化单元，机械臂控制中心接收指令转化单元对机械臂进行控制；

所述机械臂控制中心包括机械臂压力安全反馈单元和汽车安全速度反馈单元，所述机械臂压力安全反馈单元接收压力检测器的压力信息，并根据压力信息对机械臂和控制手套进行控制，所述汽车安全速度反馈单元接收速度检测器的速度信息，并根据速度信息对机械臂和控制手套进行控制。

进一步的是，当压力检测器检测到操作端所承受的压力大于压力安全反馈单元规定的压力临界值时，机械臂控制中心自动控制机械臂停止工作并停止控制手套对机械臂的控制。

进一步的是，当速度检测器检测到汽车的机械臂在工作时汽车的运动速度超过汽车安全速度反馈单元规定的速度临界值时，机械臂控制中心自动控制机械臂停止工作并停止控制手套对机械臂的控制。

进一步的是，所述机械臂启动按钮、功能控制按钮、功能持续工作按钮、记忆控制按钮和各个传感器均嵌在控制手套的内部。

进一步的是，所述机械臂启动按钮、功能控制按钮、功能持续工作按钮、记忆控制按钮和各个传感器均与信息接收单元无线连接。

进一步的是，所述肩部包带上设有蓄电池和用于给蓄电池充电的充电接口；所述机械臂启动按钮、功能控制按钮、功能持续工作按钮、记忆控制按钮和各个传感器均与蓄电池通过电线连接，所述电线均嵌入控制手套内部。

进一步的是，所述固定绑带上设有用于调节固定绑带松紧度的调节扣。

进一步的是，所述数据处理中心和机械臂控制中心均位于汽车内部，所述机械臂固定在汽车外部。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过控制手套中的各个传感器实时捕捉人体手机的运动信息，通过数据处理中心将运动信息进行处理并转化成相应的控制指令发送给机械臂控制中心，机械臂控制中心控制机械臂完成人体手臂完成的动作，让机械臂可以像人体手臂一样实现较为复杂的操作动作，使得机械臂更加灵活，提高机械臂的工作效率；大大简化了人对机械臂的控制，减少传统操作台、操控杆或操控键的复杂控制；本发明对机械臂的操作十分简单，不需要专业技术人员即可进行操作，任何需要控制该机械臂的人员都可进行操作，大大提高了该机械臂以及该机械臂控制系统的普遍适用性，具有较强的市场效应与经济前景；

(2)本发明可实现对机械臂不同工作状态的控制，通过食指按动功能控制按钮可实现机械臂的操作端的单次运动；通过中指按动功能持续工作按钮实现机械臂的操作端的持续工作，其中单数次按动功能持续工作按钮，让操作端持续工作，机械臂模拟手臂工作，双数次按动功能持续工作按钮，让操作端持续工作，机械臂停止模拟手臂工作；通过无名指两次按动记忆控制按钮让机械臂自动记住一个动作过程，并重复该过程，在两次按动记忆控制按钮过程中可结合功能控制按钮和功能持续工作按钮实现机械臂往复工作过程中操作端不同的工作方式；本发明通过对机械臂的多种工作状态进行控制，在控制该机械臂的工作时，可根据具体的工作需要通过多种工作状态对机械臂及机械臂的操作端进行控制，特别是在需要机械臂进行持续工作或往复循环工作时，大大降低了人的操控频率，避免机械臂在工作时人员需要随时进行控制，大大节省了人力劳力。

(3)机械臂在工作时，操作端的压力检测器对操作端在工作过程中所接收到的压力进行实时监测，并将压力信息传输给机械臂控制中心的机械臂压力安全反馈单元，若压力大小超过了机械臂压力安全反馈单元所规定的压力临界值，机械臂控制中心立即控制机械臂停止工作，并结束控制手套对机械臂的控制，可避免机械臂在压力强度过大的情况下受到损坏，大大延长了机械臂的使用寿命，同时也避免压力过大影响控制手套对机械臂的控制，避免机械臂承受过大的压力导致控制手套进行过多的无效控制；

当汽车固定在某个位置，且机械臂进行工作时，汽车上的速度检测器对机械臂在工作时汽车的运行速度进行检测，并将速度信息传输给机械臂控制中心的汽车安全速度反馈单元，若速度大小超过了机械臂在工作时汽车安全速度反馈单元所规定的速度临界值，则机械臂控制中心立即控制机械臂停止工作，并结束控制手套对机械臂的控制，可避免汽车在危险移动状态下机械臂仍然处于工作状态，避免机械臂进行危险工作或过多无效的工作，同时也保证了周围环境的安全，避免汽车移动时机械臂继续工作对周围环境带来风险，也避免机械臂发生碰撞的危险。

附图说明

图1是控制手套的结构示意图；

图2是该控制系统的控制流程示意图；

图3是该控制系统的安全流程示意图。

图中：1、手掌部分；2、小臂部分；3、大臂部分；4、肩部包带；5、蓄电池；6、固定绑带；6-1、调节扣；7、机械臂启动按钮；8、功能控制按钮；9、功能持续工作按钮；10、记忆控制按钮；11、传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。

在本实施例中，如图1-3所示，带有机械臂的汽车的安全控制系统，包括机械臂、操作端、控制机械臂的控制手套、数据处理中心和机械臂控制中心，所述数据处理中心与机械臂控制中心通过线路连接，所述操作端位于机械臂的端部，所述操作端设有用于检测机械臂工作压力的压力检测器，汽车上设有对汽车速度进行检测的速度检测器；

所述控制手套包括手掌部分1、小臂部分2、大臂部分3和固定部分，所述控制手套通过固定部分固定在人身上；所述手掌部分1的大拇指套中设有机械臂启动按钮7，食指套中设有功能控制按钮8，中指套中设有功能持续工作按钮9，无名指中设有记忆控制按钮10；所述手掌部分1的中心、小臂部分2、大臂部分3、手掌部分1与小臂部分2连接处、小臂部分2与大臂部分3连接处以及大臂部分3与固定部分的连接处均设有用于监测手臂运动信息的传感器11，所述运动信息包括人体手掌、小臂、大臂、手腕、肘部和肩部的角速度和加速度；所述固定部分包括肩部包带4和防止机械臂脱落的固定绑带6；

所述机械臂启动按钮7用于控制机械臂的开启；

所述功能控制按钮8用于控制操作端的单次操作；

所述功能持续工作按钮9用于控制操作端的持续操作；单数次按动功能持续工作按钮9时，操作端持续工作，机械臂模拟手臂工作；双数次按动功能持续工作按钮9时，操作端持续工作，机械臂停止模拟手臂工作；

所述记忆控制按钮10用于记录机械臂和操作端的一个时间段的工作并重复该时间段的工作；单数次按动功记忆控制按钮开始对机械臂和操作端的工作进行记录，双数次按动记忆控制按钮停止记录机械臂和操作端的工作并对记录的工作进行往复操作；

所述机械臂启动按钮7、功能控制按钮8、功能持续工作按钮9、记忆控制按钮10和各个传感器11均与数据处理中心相连；所述数据处理中心包括用于接收机械臂启动按钮7、功能控制按钮8、功能持续工作按钮9、记忆控制按钮10的按钮信息和各个传感器11检测到的运动信息的信息接收单元、用于处理按钮信息及运动信息的信息处理单元和将处理后的信息转化为机械臂指令的指令转化单元，机械臂控制中心接收指令转化单元对机械臂进行控制；

所述机械臂控制中心包括机械臂压力安全反馈单元和汽车安全速度反馈单元，所述机械臂压力安全反馈单元接收压力检测器的压力信息，并根据压力信息对机械臂和控制手套进行控制，所述汽车安全速度反馈单元接收速度检测器的速度信息，并根据速度信息对机械臂和控制手套进行控制。

作为本发明的一种优化方案，当压力检测器检测到操作端所承受的压力大于压力安全反馈单元规定的压力临界值时，机械臂控制中心自动控制机械臂停止工作并停止控制手套对机械臂的控制。

作为本发明的一种优化方案，当速度检测器检测到汽车的机械臂在工作时汽车的运动速度超过汽车安全速度反馈单元规定的速度临界值时，机械臂控制中心自动控制机械臂停止工作并停止控制手套对机械臂的控制。作为本发明的一种优化方案，所述机械臂启动按钮7、功能控制按钮8、功能持续工作按钮9、记忆控制按钮10和各个传感器11均嵌在控制手套的内部。

作为本发明的一种优化方案，所述机械臂启动按钮7、功能控制按钮8、功能持续工作按钮9、记忆控制按钮10和各个传感器11均与信息接收单元无线连接。

作为本发明的一种优化方案，所述肩部包带4上设有蓄电池5和用于给蓄电池5充电的充电接口；所述机械臂启动按钮7、功能控制按钮8、功能持续工作按钮9、记忆控制按钮10和各个传感器11均与蓄电池5通过电线连接，所述电线均嵌入控制手套内部。

作为本发明的一种优化方案，所述固定绑带6上设有用于调节固定绑带6松紧度的调节扣6-1。

作为本发明的一种优化方案，所述数据处理中心和机械臂控制中心均位于汽车内部，所述机械臂固定在汽车外部。

本发明在具体使用时，操控者将操控手套戴在手臂上，手掌、小臂、大臂和肩部分别位于对应的区域，通过固定绑带6绑定在操控者身上，通过调节扣6-1，让控制手套与人的手臂紧密接触，避免控制手套在手臂上出现滑落或松动，影响控制效果；在对机械臂进行操控前，检查蓄电池5是否带电，保证机械臂启动按钮7、功能控制按钮8、功能持续工作按钮9、记忆控制按钮10和各个传感器11均完好无损；随后通过按动手掌部分1中的各种不同功能的按钮对操作端的具体工作进行控制。

按动机械臂启动按钮7，机械臂启动按钮7将启动信息传输给信息接收单元，信息处理单元将信息数据进行处理之后通过指令转换单元转换成机械臂指令，机械臂控制中心通过接收到的机械臂指令控制机械臂启动，机械臂开始受到控制手套的控制，此时手掌部分1、小臂部分2、大臂部分3、手腕处、肘部、肩部处的传感器开始实时监测手臂的运动信息，然后将手臂的运动信息无线传输给信息接收单元，信息处理单元将运动信息进行处理之后通过指令转换单元转换为机械臂指令，机械臂控制中心通过接收到的机械臂指令控制机械臂模拟人的手臂的运动进行运动；当需要关闭控制手套对机械臂的控制时，再次按动机械臂启动按钮7即可；

当需要对机械臂的操作端的每一个动作进行控制时或者每一个动作都伴随着整个机械臂进行不同的运动时，机械臂通过控制手套、数据处理中心和机械臂控制中心模拟手臂进行运动，按动功能控制按钮8，数据处理中心和机械臂控制中心将功能控制按钮的信息进行处理与转化后对机械臂的操作端发出机械臂指令，控制机械臂的操作端完成相应的操作；操作端完成一次操作之后便停止，若想再控制操作端进行工作，则需要再次按动功能控制按钮8；

当需要实现机械臂的操作端进行持续的工作时，机械臂通过控制手套、数据处理中心和机械臂控制中心模拟手臂进行运动，单数次按动功能持续工作按钮9，机械臂模拟手臂进行运动，数据处理中心和机械臂控制中心将功能持续工作按钮9的信息进行处理与转化后对机械臂发出机械臂指令控制机械臂的操作端进行持续工作，机械臂在活动的同时，操作端保持持续工作；双数次按动功能持续工作按钮9，机械臂停止模拟手臂的活动，机械臂保持固定，此时操作端保持持续工作状态；若要停止操作端的持续工作状态，则按动机械臂启动按钮7即可；

当需要整个机械臂自动完成某个往复的工作时，按动记忆控制按钮10，记忆控制按钮10开始对整个机械臂的某个时间段的工作进行记忆，此时可选择需要操作端只进行一次操作或保持持续操作，当需要操作端在记忆过程中进行一次操作时，在合适的时候按动功能控制按钮8，然后再按动记忆控制按钮10，此时机械臂便进行往复运动，在整个往复运动过程中，操作端会在某个时刻操作一次，当需要操作端进行持续操作时，在合适的时候按动功能持续工作按钮9，然后再按动记忆控制按钮10，此时机械臂便进行往复运动，在整个往复运动过程中，操作端一直保持操作状态；若要停止机械臂的往复工作状态，则按动机械臂启动按钮即可。

机械臂在工作时，如图3所示，操作端的压力检测器对操作端在工作过程中所接收到的压力进行实时监测，并将压力信息传输给机械臂控制中心的机械臂压力安全反馈单元，若压力大小超过了机械臂压力安全反馈单元所规定的压力临界值，机械臂控制中心立即控制机械臂停止工作，并结束控制手套对机械臂的控制，可避免机械臂在压力强度过大的情况下受到损坏，大大延长了机械臂的使用寿命，同时也避免压力过大影响控制手套对机械臂的控制，避免机械臂承受过大的压力导致控制手套进行过多的无效控制；

当汽车固定在某个位置，且机械臂进行工作时，汽车上的速度检测器对机械臂在工作时汽车的运行速度进行检测，并将速度信息传输给机械臂控制中心的汽车安全速度反馈单元，若速度大小超过了机械臂在工作时汽车安全速度反馈单元所规定的速度临界值，则机械臂控制中心立即控制机械臂停止工作，并结束控制手套对机械臂的控制，可避免汽车在危险移动状态下机械臂仍然处于工作状态，避免机械臂进行危险工作或过多无效的工作，同时也保证了周围环境的安全，避免汽车移动时机械臂继续工作对周围环境带来风险，也避免机械臂发生碰撞的危险；

若机械臂工作时会带动汽车进行移动，首先关闭速度检测器和汽车安全速度反馈单元，避免对机械臂的工作带来影响。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。