车载智能仿生一体化抓手及其控制系统和控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种车载智能仿生一体化抓手及其控制系统和控制方法，所述抓手包括行走小车和仿生机械抓手，行走小车包括车架、左前轮、右前轮和后轮，车架顶部连接有支撑板，仿生机械抓手设置在支撑板顶部；所述控制系统包括控制电路板和APP驱动部分，控制电路板上设置有抓手控制电路，抓手控制电路包括微控制器模块、超声波测距模块、蓝牙通信模块、语音播放电路模块、前轮电机驱动电路、大拇指电机驱动电路、食指电机驱动电路、中指电机驱动电路、无名指电机驱动电路和小拇指电机驱动电路；所述控制方法包括步骤：一、下载APP驱动软件至手机中；二、数据采集及传输；三、抓取、运输和定位放置物品。本发明专利技术自由度较多，抓取物品方向多样。

Vehicle intelligent bionic integrated gripper and its control system and control method

The invention discloses an on-board intelligent bionic integrated grip and its control system and control method. The grip comprises a walking trolley and a bionic mechanical grip. The walking trolley comprises a frame, a left front wheel, a right front wheel and a rear wheel. The top of the frame is connected with a support plate, and the bionic mechanical grip is arranged on the top of the support plate. The system includes control circuit board and APP drive part. The control circuit board is equipped with grip control circuit. The grip control circuit includes microcontroller module, ultrasonic ranging module, Bluetooth communication module, voice playing circuit module, front wheel motor drive circuit, thumb motor drive circuit, index finger motor drive circuit. The control method includes the following steps: first, downloading the APP drive software to the mobile phone; second, data acquisition and transmission; third, grasping, transporting and positioning the articles. The invention has many degrees of freedom and various directions for grasping articles.

【技术实现步骤摘要】
车载智能仿生一体化抓手及其控制系统和控制方法
本专利技术属于仿生机械设备
，具体涉及一种车载智能仿生一体化抓手及其控制系统和控制方法。
技术介绍
随着工业自动化技术的飞速发展，机械手的设计和发展变得越来越重要。尤其是对于在一些要求较高的工业环境中抓取复杂形状的物体时,需要接近于真手功能的仿生手对物体进行抓取，仿生机械抓手应由而生。仿生机械手,顾名思义,所使用的设计方法就是仿生设计，是一种可以模仿人手的某些动作功能，用以抓取、操作工具或做出某种指定动作的自动操作装置。它可以代替人的动作以实现操作的自动化，能在程序控制下实现物品的灵巧抓取以及特定动作的展示。2003年意大利MicheleFolheraiter等人研制出了与人类相似的仿生手，其利用神经元信号对机械手进行控制,并且对机械手进行了仿生设计。我国清华大学教授在2004年研制出了欠驱动仿生机械手手指，可以小范围抓取形状不一的物品。目前的仿生机械手大都注重机能的设计而没有注重造型的美观设计,外形比较简单,甚至简陋，且自由度较低,抓取物品方向单一，成本较高，虽然解决了一些问题，但还是难以满足市场的需要；而且，现有的仿生机械抓手难以实现抓取后放在指定位置。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种外形美观、自由度较多、抓取物品方向多样、成本低、使用操作便捷的车载智能仿生一体化抓手。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种车载智能仿生一体化抓手，其特征在于：包括行走小车和仿生机械抓手，所述行走小车包括车架以及连接在车架上的左前轮、右前轮和后轮，所述车架底部连接有用于带动左前轮行走的左前轮电机和用于带动右前轮行走的右前轮电机，所述车架顶部通过支柱连接有用于支撑仿生机械抓手的支撑板，所述仿生机械抓手设置在支撑板顶部；所述仿生机械抓手包括手掌板以及连接在手掌板上的大拇指指体、食指指体、中指指体、无名指指体和小拇指指体，所述手掌板的底部连接有连接在支撑板顶部的支撑架，所述支撑架上安装有大拇指带动电机、食指带动电机、中指带动电机、无名指带动电机和小拇指带动电机，所述大拇指指体通过大拇指连接钢丝与固定连接在大拇指带动电机的输出轴上的钢丝盘连接，所述食指指体通过食指连接钢丝与固定连接在食指带动电机的输出轴上的钢丝盘连接，所述中指指体通过中指连接钢丝与固定连接在中指带动电机的输出轴上的钢丝盘连接，所述无名指指体通过无名指连接钢丝与固定连接在无名指带动电机的输出轴上的钢丝盘连接，所述小拇指指体通过小拇指连接钢丝与固定连接在小拇指带动电机的输出轴上的钢丝盘连接。上述的车载智能仿生一体化抓手，其特征在于：所述大拇指指体、食指指体、中指指体、无名指指体和小拇指指体均包括通过铰接轴依次铰接的指根、指中和指尖，所述手掌板上固定连接有指根连接架，所述指根与所述指根连接架铰接，所述指根与所述指根连接架铰接处为指根纹，所述指中与所述指根铰接处为中节纹，所述指尖与所述指中铰接处为末节纹；所述指根纹处设置有两端分别通过铰接轴与所述指根连接架和所述指根铰接的第一弧形铰链，所述中节纹处设置有两端分别通过铰接轴与所述指根和所述指中铰接的第二弧形铰链，所述末节纹处设置有两端分别通过铰接轴与所述指中和所述指尖铰接的第三弧形铰链，所述第一弧形铰链与所述指根连接架的铰接轴与大拇指连接钢丝、食指连接钢丝、中指连接钢丝、无名指连接钢丝或小拇指连接钢丝连接。本专利技术还提供了一种结构简单、设计新颖合理、能够控制车载智能仿生一体化抓手在准确的位置上抓取或放置物品的车载智能仿生一体化抓手的控制系统，其特征在于：包括设置在车架顶部的控制电路板和安装在手机上的APP驱动部分，所述控制电路板上设置有抓手控制电路，所述抓手控制电路包括微控制器模块和为抓手控制电路中各用电模块供电的电源模块，以及与微控制器模块相接的超声波测距模块和蓝牙通信模块；所述微控制器模块的输出端接有语音播放电路模块，用于驱动左前轮电机和右前轮电机的前轮电机驱动电路，以及大拇指电机驱动电路、食指电机驱动电路、中指电机驱动电路、无名指电机驱动电路和小拇指电机驱动电路；所述左前轮电机和右前轮电机均与前轮电机驱动电路的输出端连接，所述大拇指带动电机与大拇指电机驱动电路的输出端连接，所述食指带动电机与食指电机驱动电路的输出端连接，所述中指带动电机与中指电机驱动电路的输出端连接，所述无名指带动电机与无名指电机驱动电路的输出端连接，所述小拇指带动电机与小拇指电机驱动电路的输出端连接；所述APP驱动部分包括仿生机械抓手控制模块、行走小车方向控制模块和蓝牙连接按键模块，所述仿生机械抓手控制模块包括仿生手掌以及设置在仿生手掌上的仿生大拇指、仿生食指、仿生中指、仿生无名指和仿生小拇指，所述仿生大拇指上设置有用于对应控制大拇指指体收缩或展开的大拇指滑动按键，所述仿生食指上设置有用于对应控制食指指体收缩或展开的食指滑动按键，所述仿生中指上设置有用于对应控制中指指体收缩或展开的中指滑动按键，所述仿生无名指上设置有用于对应控制无名指指体收缩或展开的无名指滑动按键，所述仿生小拇指上设置有用于对应控制小拇指指体收缩或展开的大拇指滑动按键；所述行走小车方向控制模块包括向前控制按键模块、向后控制按键模块、向左控制按键模块和向右控制按键模块。上述的车载智能仿生一体化抓手，其特征在于：所述微控制器模块包括单片机AT89S52、晶振电路和复位电路，所述晶振电路包括晶振Y1、非极性电容C1和非极性电容C2，所述非极性电容C1的一端和晶振Y1的一端均与所述单片机AT89S52的第19引脚连接，所述非极性电容C1的另一端接地；所述非极性电容C2的一端和晶振Y1的另一端均与所述单片机AT89S52的第18引脚连接，所述非极性电容C1的另一端接地；所述复位电路包括复位按键K4、电阻R1和极性电容C12，所述复位按键K4的一端、电阻R1的一端和极性电容C12的负极均与所述单片机AT89S52的第9引脚连接，所述复位按键K4的另一端和极性电容C12的正极均与电源模块的+5V电压输出端连接，所述电阻R1的另一端接地，所述单片机AT89S52的第20引脚接地，所述单片机AT89S52的第40引脚与电源模块的+5V电压输出端连接。上述的车载智能仿生一体化抓手，其特征在于：所述超声波测距模块为US-100超声波测距模块，所述US-100超声波测距模块的数据发送端引脚TX与单片机AT89S52的第1引脚连接,所述US-100超声波测距模块的数据接收端引脚RX与单片机AT89S52的第2引脚连接；所述蓝牙通信模块为HC-06蓝牙通信模块，所述HC-06蓝牙通信模块的数据发送端引脚TXD与单片机AT89S52的第10引脚连接,所述HC-06蓝牙通信模块的数据接收端引脚RXD与单片机AT89S52的第11引脚连接。上述的车载智能仿生一体化抓手，其特征在于：所述语音播放电路模块包括芯片ISD1706、发光二极管L5、蜂鸣器LS和麦克风MIC，所述芯片ISD1706的第1引脚与电源模块的+5V电压输出端连接，所述发光二极管L5的阳极与芯片ISD1706的第1引脚连接，所述发光二极管L5的阴极通过电阻R9与芯片ISD1706的第2引脚连接，所述芯片ISD1706的第8引脚接地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车载智能仿生一体化抓手，其特征在于：包括行走小车和仿生机械抓手，所述行走小车包括车架(28)以及连接在车架(28)上的左前轮(13)、右前轮(15)和后轮(14)，所述车架(28)底部连接有用于带动左前轮(13)行走的左前轮电机(34)和用于带动右前轮(15)行走的右前轮电机(35)，所述车架(28)顶部通过支柱(29)连接有用于支撑仿生机械抓手的支撑板(12)，所述仿生机械抓手设置在支撑板(12)顶部；所述仿生机械抓手包括手掌板(30)以及连接在手掌板(30)上的大拇指指体(1)、食指指体(2)、中指指体(3)、无名指指体(4)和小拇指指体(5)，所述手掌板(30)的底部连接有连接在支撑板(12)顶部的支撑架(11)，所述支撑架(11)上安装有大拇指带动电机(6)、食指带动电机(7)、中指带动电机(8)、无名指带动电机(9)和小拇指带动电机(10)，所述大拇指指体(1)通过大拇指连接钢丝与固定连接在大拇指带动电机(6)的输出轴上的钢丝盘连接，所述食指指体(2)通过食指连接钢丝与固定连接在食指带动电机(7)的输出轴上的钢丝盘连接，所述中指指体(3)通过中指连接钢丝与固定连接在中指带动电机(8)的输出轴上的钢丝盘连接，所述无名指指体(4)通过无名指连接钢丝与固定连接在无名指带动电机(9)的输出轴上的钢丝盘连接，所述小拇指指体(5)通过小拇指连接钢丝与固定连接在小拇指带动电机(10)的输出轴上的钢丝盘连接。...

【技术特征摘要】
1.一种车载智能仿生一体化抓手，其特征在于：包括行走小车和仿生机械抓手，所述行走小车包括车架(28)以及连接在车架(28)上的左前轮(13)、右前轮(15)和后轮(14)，所述车架(28)底部连接有用于带动左前轮(13)行走的左前轮电机(34)和用于带动右前轮(15)行走的右前轮电机(35)，所述车架(28)顶部通过支柱(29)连接有用于支撑仿生机械抓手的支撑板(12)，所述仿生机械抓手设置在支撑板(12)顶部；所述仿生机械抓手包括手掌板(30)以及连接在手掌板(30)上的大拇指指体(1)、食指指体(2)、中指指体(3)、无名指指体(4)和小拇指指体(5)，所述手掌板(30)的底部连接有连接在支撑板(12)顶部的支撑架(11)，所述支撑架(11)上安装有大拇指带动电机(6)、食指带动电机(7)、中指带动电机(8)、无名指带动电机(9)和小拇指带动电机(10)，所述大拇指指体(1)通过大拇指连接钢丝与固定连接在大拇指带动电机(6)的输出轴上的钢丝盘连接，所述食指指体(2)通过食指连接钢丝与固定连接在食指带动电机(7)的输出轴上的钢丝盘连接，所述中指指体(3)通过中指连接钢丝与固定连接在中指带动电机(8)的输出轴上的钢丝盘连接，所述无名指指体(4)通过无名指连接钢丝与固定连接在无名指带动电机(9)的输出轴上的钢丝盘连接，所述小拇指指体(5)通过小拇指连接钢丝与固定连接在小拇指带动电机(10)的输出轴上的钢丝盘连接。2.按照权利要求1所述的车载智能仿生一体化抓手，其特征在于：所述大拇指指体(1)、食指指体(2)、中指指体(3)、无名指指体(4)和小拇指指体(5)均包括通过铰接轴依次铰接的指根、指中和指尖，所述手掌板(30)上固定连接有指根连接架，所述指根与所述指根连接架铰接，所述指根与所述指根连接架铰接处为指根纹，所述指中与所述指根铰接处为中节纹，所述指尖与所述指中铰接处为末节纹；所述指根纹处设置有两端分别通过铰接轴与所述指根连接架和所述指根铰接的第一弧形铰链，所述中节纹处设置有两端分别通过铰接轴与所述指根和所述指中铰接的第二弧形铰链，所述末节纹处设置有两端分别通过铰接轴与所述指中和所述指尖铰接的第三弧形铰链，所述第一弧形铰链与所述指根连接架的铰接轴与大拇指连接钢丝、食指连接钢丝、中指连接钢丝、无名指连接钢丝或小拇指连接钢丝连接。3.一种如权利要求1所述车载智能仿生一体化抓手的控制系统，其特征在于：包括设置在车架(28)顶部的控制电路板和安装在手机上的APP驱动部分(20)，所述控制电路板上设置有抓手控制电路，所述抓手控制电路包括微控制器模块(21)和为抓手控制电路中各用电模块供电的电源模块(16)，以及与微控制器模块(21)相接的超声波测距模块(17)和蓝牙通信模块(19)；所述微控制器模块(21)的输出端接有语音播放电路模块(18)，用于驱动左前轮电机(34)和右前轮电机(35)的前轮电机驱动电路(27)，以及大拇指电机驱动电路(22)、食指电机驱动电路(23)、中指电机驱动电路(24)、无名指电机驱动电路(25)和小拇指电机驱动电路(26)；所述左前轮电机(34)和右前轮电机(35)均与前轮电机驱动电路(27)的输出端连接，所述大拇指带动电机(6)与大拇指电机驱动电路(22)的输出端连接，所述食指带动电机(7)与食指电机驱动电路(23)的输出端连接，所述中指带动电机(8)与中指电机驱动电路(24)的输出端连接，所述无名指带动电机(9)与无名指电机驱动电路(25)的输出端连接，所述小拇指带动电机(10)与小拇指电机驱动电路(26)的输出端连接；所述APP驱动部分(20)包括仿生机械抓手控制模块、行走小车方向控制模块和蓝牙连接按键模块(45)，所述仿生机械抓手控制模块包括仿生手掌(31)以及设置在仿生手掌(31)上的仿生大拇指(36-2)、仿生食指(37-2)、仿生中指(38-2)、仿生无名指(39-2)和仿生小拇指(40-2)，所述仿生大拇指(36-2)上设置有用于对应控制大拇指指体(1)收缩或展开的大拇指滑动按键(36-1)，所述仿生食指(37-2)上设置有用于对应控制食指指体(2)收缩或展开的食指滑动按键(37-1)，所述仿生中指(38-2)上设置有用于对应控制中指指体(3)收缩或展开的中指滑动按键(38-1)，所述仿生无名指(39-2)上设置有用于对应控制无名指指体(4)收缩或展开的无名指滑动按键(39-1)，所述仿生小拇指(40-2)上设置有用于对应控制小拇指指体(5)收缩或展开的大拇指滑动按键(40-1)；所述行走小车方向控制模块包括向前控制按键模块(42)、向后控制按键模块(44)、向左控制按键模块(41)和向右控制按键模块(43)。4.按照权利要求3所述的车载智能仿生一体化抓手，其特征在于：所述微控制器模块(21)包括单片机AT89S52、晶振电路和复位电路，所述晶振电路包括晶振Y1、非极性电容C1和非极性电容C2，所述非极性电容C1的一端和晶振Y1的一端均与所述单片机AT89S52的第19引脚连接，所述非极性电容C1的另一端接地；所述非极性电容C2的一端和晶振Y1的另一端均与所述单片机AT89S52的第18引脚连接，所述非极性电容C1的另一端接地；所述复位电路包括复位按键K4、电阻R1和极性电容C12，所述复位按键K4的一端、电阻R1的一端和极性电容C12的负极均与所述单片机AT89S52的第9引脚连接，所述复位按键K4的另一端和极性电容C12的正极均与电源模块(16)的+5V电压输出端连接，所述电阻R1的另一端接地，所述单片机AT89S52的第20引脚接地，所述单片机AT89S52的第40引脚与电源模块(16)的+5V电压输出端连接。5.按照权利要求4所述的车载智能仿生一体化抓手，其特征在于：所述超声波测距模块(17)为US-100超声波测距模块，所述US-100超声波测距模块的数据发送端引脚TX与单片机AT89S52的第1引脚连接,所述US-100超声波测距模块的数据接收端引脚RX与单片机AT89S52的第2引脚连接；所述蓝牙通信模块(19)为HC-06蓝牙通信模块，所述HC-06蓝牙通信模块的数据发送端引脚TXD与单片机AT89S52的第10引脚连接,所述HC-06蓝牙通信模块的数据接收端引脚RXD与单片机AT89S52的第11引脚连接。6.按照权利要求4所述的车载智能仿生一体化抓手，其特征在于：所述语音播放电路模块(18)包括芯片ISD1706、发光二极管L5、蜂鸣器LS和麦克风MIC，所述芯片ISD1706的第1引脚与电源模块(16)的+5V电压输出端连接，所述发光二极管L5的阳极与芯片ISD1706的第1引脚连接，所述发光二极管L5的阴极通过电阻R9与芯片ISD1706的第2引脚连接，所述芯片ISD1706的第8引脚接地，所述芯片ISD1706的第10引脚通过非极性电容C4与麦克风MIC的正极连接，所述麦克风MIC的正极还通过串联的电阻R10和电阻R8与电源模块(16)的+5V电压输出端连接，所述电阻R10和电阻R8的连接端通过非极性电容C11接地，所述芯片ISD1706的第11引脚通过非极性电容C3与麦克风MIC的负极连接，所述麦克风MIC的负极还通过电阻R11接地，所述芯片ISD1706的第12引脚接地，所述芯片ISD1706的第14引脚与电源模块(16)的+5V电压输出端连接，且通过并联的非极性电容C5和极性电容C10接地，所述芯片ISD1706的第16引脚接地，所述芯片ISD1706的第18引脚通过极性电容C9接地，所述芯片ISD1706的第20引脚通过电阻R12接地，所述芯片ISD1706的第21引脚与电源模块(16)的+5V电压输出端连接，且通过并联的非极性电容C7和极性电容C8接地，所述芯片ISD1706的第23引脚与单片机AT89S52的第26引脚连接,所述芯片ISD1706的第26引脚与单片机AT89S52的第25引脚连接,所述芯片ISD1706的第28引脚与电源模块(16)的+5V电压输出端连接，且通过非极性电容C6接地；所述蜂鸣器LS的正极与单片机AT89S52的第15引脚连接，所述蜂鸣器LS的正极与单片机AT89S52的第13引脚连接。7.按照权利要求4所述的车载智能仿生一体化抓手，其特征在于：所述前轮电机驱动电路(27)包括芯片L298N、二极管D10、二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、二极管D15、二极管D16、二极管D17、发光二极管L1、发光二极管L2、发光二极管L3和发光二极管L4，所述芯片L298N的IN1引脚、IN2引脚、IN3引脚和IN4引脚依次对应与所述单片机AT89S52的第39～36连接，所述芯片L298N的OUT1引脚和OUT2引脚分别与左前轮电机(34)的两端连接，所述芯片L298N的OUT3引脚和OUT4引脚分别与右前轮电机(35)的两端连接；所述芯片L298N的ENA引脚、ENB引脚、VSS引脚和VS引脚均与电源模块(16)的+5V电压输出端连接，所述芯片L298N的GND引脚、ISENA引脚和ISENB引脚均接地；所述芯片L298N的OUT1引脚与二极管D11的阳极和二极管D15的阴极连接，所述二极管D11的阴极与电源模块(16)的+12V电压输出端连接，所述二极管D15的阳极接地；所述芯片L298N的OUT2引脚与二极管D10的阳极和二极管D14的阴极连接，所述二极管D10的阴极与电源模块(16)的+12V电压输出端连接，所述二极管D14的阳极接地；所述芯片L298N的OUT2引脚通过电阻R2与发光二极管L1的阳极和发光二极管L2的阴极连接，所述发光二极管L1的阴极和发光二极管L2的阳极均与芯片L298N的OUT1引脚连接；所述芯片L298N的OUT3引脚与二极管D12的阳极和二极管D16的阴极连接，所述二极管D12的阴极与电源模块(16)的+12V电压输出端连接，所述二极管D16的阳极接地；所述芯片L298N的OUT4引脚与二极管D13的阳极和二极管D17的阴极连接，所述二极管D13的阴极与电源模块(16)的+12V电压输出端连接，所述二极管D17的阳极接地；所述芯片L298N的OUT4引脚通过电阻R3与发光二极管L3的阳极和发光二极管L4的阴...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯媛彬，何柳，韩新龙，郭凡，宋春峰，许文杰，李东，罗艳，刘改业，卢志强，王伟峰，习红军，李红岩，白云，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61