一种机器人运动控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人与生物机电领域，尤其涉及一种机器人运动控制方法。
【背景技术】
[0002]机器人的研究范围非常广阔，包括机器视觉、人工智能、数字信号处理、通信、计算机科学、传感与检测、控制理论、模式识别等众多学科。随着机器人技术的不断发展，其智能化水平得到了很大的提高，一方面机器人将更加广泛地代替人从事各种机械反复的、有害身体健康和危险的生产作业，另一方面越来越多的机器人进入到普通家庭中帮助人们，照顾老人、伤残人士、病人等完成各种各样的任务。
[0003]肌电信号(EMG)是众多肌纤维中运动单元动作电位(MUAP)在时间和空间上的叠加。表面肌电信号(SEMG)是浅层肌肉EMG和神经干上电活动在皮肤表面的综合效应，能在一定程度上反映神经肌肉的活动；相对于针电极EMG，SEMG在测量上具有非侵入性、无创伤、操作简单等优点。因而，SEMG在临床医学、人机功效学、康复医学以及体育科学等方面均有重要的实用价值。
[0004]机器人与生物机电相结合，就是通过让机器识别人的生物信号，并转换成相应的控制信号，最终实现更加友好的人机交互。
[0005]目前大多是机器人的控制方式多采用以下几种方式:第一种，采用按键、遥控、手柄等，这种控制方式在人机交互上不够友好；第二种，语音控制，这种方式对环境要求比较高，环境噪声很容易对控制造成干扰，而且能够识别的语言种类有限；第三种，图像识别、视觉控制，这种控制方式对处理器性能要求较高，而且需要额外安装摄像头，成本较高，正确率也有待提尚。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种机器人运动控制方法。
[0007]本发明的技术方案如下:
一种机器人运动控制方法，包括如下步骤:
步骤(I):将Myo臂环戴在手臂上，通过Myo臂环检测手臂运动的加速度信号、姿态信号及肌电信号；
步骤(2):通过蓝牙将Myo采集的信号数据传输给电脑或智能手机或平板电脑；
步骤(3):电脑或智能手机或平板电脑通过Myo臂环的SDK编写程序，将信号数据解析并还原成用户的手势信号；
步骤(4):电脑或智能手机或平板电脑将手势信号发送给单片机；
步骤(5):单片机与传感器及电机或舵机控制器相连，去控制电机或舵机运动，达到控制机器人的目的。
[0008]所述的Myo臂环由Thalmic公司提供。
[0009]本发明与现有技术相比具有的有益效果:利用生物机电进行手势控制，人机交互友好，而且环境噪声不易对其产生干扰，对处理器要求也较低，不需要安装额外的摄像头，成本低廉，识别率高。而且使用的SEMG在测量上具有非侵入性、无创伤、操作简单等优点，在临床医学、人机功效学、康复医学以及体育科学等方面均有重要的实用价值。
【附图说明】
[0010]图1为机器人运动控制方法示意图；
图2为本发明的五种手势示意图。
【具体实施方式】
[0011 ] 一种机器人运动控制方法，包括如下步骤:
步骤(I):将Myo臂环戴在手臂上，通过Myo臂环检测手臂运动的加速度信号、姿态信号及肌电信号；
步骤(2):通过蓝牙将Myo采集的信号数据传输给电脑或智能手机或平板电脑；
步骤(3):电脑或智能手机或平板电脑通过Myo臂环的SDK编写程序，将信号数据解析并还原成用户的手势信号；
步骤(4):电脑或智能手机或平板电脑将手势信号发送给单片机；
步骤(5):单片机与传感器及电机或舵机控制器相连，去控制电机或舵机运动，达到控制机器人的目的。
[0012]所述的Myo臂环由Thalmic公司提供。
[0013]同时本发明还提供了一种机器人运动控制系统，包括Myo臂环、信号接收端、单片机、电机/舵机控制器和电机/舵机，Myo臂环通过蓝牙与信号接收端相连，信号接收端依次与单片机、电机/舵机控制器和电机/舵机相连。
[0014]由Thalmic公司设计并生产的Myo臂环，其包含I个九轴惯性传感器单元、8个表面肌电传感器和一个蓝牙接收器。其中九轴惯性传感器单元用于检测手臂运动轨迹及方位，表面肌电传感器用于检测不同手势时的手臂肌电信号，蓝牙接收器用于Myo与控制器的数据通信。所述的机器人包含一个全方位转向四轮驱动底盘及一个升降结构。机器人为完成控制动作的硬件条件，底盘驱动轮由四个舵机和四个直流无刷电机组成，升降结构由两个直线电机组成。
[0015]所述的Myo臂环通过与蓝牙与控制器连接，控制器通过继电器与电机相连，最后通过解码肌电信号为手势信号及惯性传感器信号为运动信号，进而控制机器人完成预定动作的运动。
[0016]下面通过附图1介绍本发明的工作流程。
[0017]所述的Myo臂环，包含I个九轴惯性传感器单元(三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计)和8个表面肌电传感器，九轴惯性传感器单元可以检测手臂的运动姿态和加速度信号，表面机电传感器可以检测手掌及手指运动时手臂的肌电信号，进而转化成电信号。
[0018]接着通过蓝牙，将上述手臂姿态信号、加速度信号、肌电信号传输到电脑或手机或平板电脑，通过Thalmic公司提供的Myo臂环的SDK，编写程序将这些信号解码还原成相应的手势信号。本实施例中设定了 5种手势信号(右手为例)，如附图2所示，它们分别为中指与大拇指双击、握拳、张手，手掌向左挥动、手掌向右挥动。
[0019]当电脑/手机/平板电脑中的程序识别出相应的手势信号之后，手机/平板电脑可以通过无线或蓝牙功能(电脑可采用数据线连接)将相应的手势信号发送给单片机，单片机根据接收到的手势信号不同，分别控制电机和舵机控制器，进而去控制电机或舵机去实现不同的运动方式。以四轮运动机器人为例为例，当检测到双击手势时，表示启动机器人；当检测到张手手势时，表示前进；当检测到左挥手手势时，表示向左转弯；当检测到右挥手手势时，表示向右转弯。当检测到握拳手势时，表示停止机器人运动。
[0020]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种机器人运动控制方法，其特征在于包括如下步骤: 步骤(I):将Myo臂环戴在手臂上，通过Myo臂环检测手臂运动的加速度信号、姿态信号及肌电信号； 步骤(2):通过蓝牙将Myo采集的信号数据传输给电脑或智能手机或平板电脑； 步骤(3):电脑或智能手机或平板电脑通过Myo臂环的SDK编写程序，将信号数据解析并还原成用户的手势信号； 步骤(4):电脑或智能手机或平板电脑将手势信号发送给单片机； 步骤(5):单片机与传感器及电机或舵机控制器相连，去控制电机或舵机运动，达到控制机器人的目的。2.根据权利要求1所述的一种机器人运动控制方法，其特征在于所述的Myo臂环由Thalmic公司提供。
【专利摘要】本发明公开了一种机器人运动控制方法。首先利用Myo臂环检测手臂运动的加速度信号、姿态信号及肌电信号，通过蓝牙将这些信号数据传输给电脑或智能手机或平板电脑，然后利用电脑或智能手机或平板电脑上的程序将这些信号数据解析并还原出手势信号，进而通过单片机去控制机器人系统中的电机或舵机。本发明利用生物机电进行手势控制，人机交互友好，而且环境噪声不易对其产生干扰，对处理器要求也较低，不需要安装额外的摄像头，成本低廉，识别率高。而且使用的SEMG在测量上具有非侵入性、无创伤、操作简单等优点，在临床医学、人机功效学、康复医学以及体育科学等方面均有重要的实用价值。
【IPC分类】B25J13/08
【公开号】CN105014676
【申请号】CN201510383926
【发明人】刘涛, 陈众贤, 王磊, 穆俊辰, 张正, 王超
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月3日