一种基于IPv6网络的远程机械臂控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于IPv6网络的远程机械臂控制系统，属于基于IPv6网络的远程机械臂控制系统领域，一种基于IPv6网络的远程机械臂控制系统，包括机械臂、上位机、下位机和Leap Motion传感器，机械臂包括设于底端的支撑台，支撑台上通过螺栓连接有支架，支架一侧连接有左舵机，且支架另一侧连接有右舵机，支架中间连接有大臂和小臂连杆，小臂连杆包括固定段、中间段和末段，固定段固定连接支架，中间段一端转动连接固定段，且中间段另一端转动连接末段一端，末段另一端转动连接有连接杆，连接杆转动连接有爪舵机，末段中间与大臂转动连接，大臂转动连接小臂，它可以实现远程方便安全地操作机械臂，且效率高，延时低。

A remote manipulator control system based on IPv6 network

The utility model discloses a remote manipulator control system based on IPv6 network, which belongs to the field of the remote manipulator control system based on IPv6 network, a remote manipulator control system based on IPv6 network, including the mechanical arm, the upper computer and the lower computer and the Leap Motion sensor, the mechanical arm comprises a support table arranged at the bottom in the end, the support table is connected by a bolt with a support bracket is connected with one side of the left steering gear, and the other side is connected with the right support bracket is connected with the steering gear, big arm and small arm connecting rod, connecting rod arm comprises a fixing section, a middle section and end section is fixedly connected with the fixed bracket, the middle section is connected with the fixed section the middle section, and the other end connected with the terminal end of the terminal, the other end is rotatably connected with the connecting rod, the connecting rod is rotatably connected claw steering gear, middle and terminal arm rotatably connected, large The arm is connected to the small arm. It can operate the manipulator remotely, conveniently and safely, with high efficiency and low delay.

【技术实现步骤摘要】
一种基于IPv6网络的远程机械臂控制系统
本技术涉及基于IPv6网络的远程机械臂控制系统领域，更具体地说，涉及一种基于IPv6网络的远程机械臂控制系统。
技术介绍
目前，很多高危作业的工作仍由人们亲自去执行，这样就避免不了一些安全事故和经济损失的发生，例如，在全世界死亡率最高的十大职业中，拆弹专家高居榜首，数据统计结果显示，目前世界各地还遗留有1亿多枚战时未爆地雷，每年约有1.5万人到2万人因触雷致残或者死亡，随着炸弹制作技术的不断复杂化，如何能够保证生命财产安全的同时拆除炸弹是一个亟需解决的世界性难题，此外，随着人类对外太空不断探索，太空设施的增多，太空维修任务也逐渐增多，目前为止这样的任务都需要宇航员出舱完成，而太空行走需要诸多的特殊技术支持，由于出舱后面临可低至-200摄氏度的低温环境以及辐射和真空等恶劣的太空环境，以及不同机械故障带来的不同困难和人为的操作失误，这些都将带来一些不可预知的危险，其造成的损失也是巨大的，因此如果有一个易于远程操控，精度较高的机器人来替代人类完成这类危险任务，在安全问题无后顾之忧的前提下，以上的问题也都可以迎刃而解。此外，随着工业生产的不断发展，实现智能化生产，智能化管理是将是必然的发展趋势，基于网络的远程可控制智能设备是工业生产智能制造中的重要需求，兰州大学所处的西部地区蕴藏着我国大量的金属、矿藏资源，尤其是近年来诸如光伏、风力等新能源的发展速度很快，但是通常这类工业生产环境存在地广人稀，各个监控管理站点距离较远，数据采集，工业控制存在一定困难，利用基于网络的远程可控制智能化设备有望解决上述困难，实现无人值守智能管理，从而提高生产效率，降低生产中的安全风险。国内现阶段基于网络的远程控制的机械设备较少，且通常不能支持IPv6协议，相比于IPv4，IPv6具有更大的地址空间，可解决IP地址不足及地址转换后连接性和安全等一系列问题，由于IPv6的地址长度为128位，可使用更小的路由表，从而提高了路由器转发数据包的速度，IPv6增强了组播支持以及对流的支持，为服务质量控制提供了良好网络平台，此外，IPv6具有更高的安全性，使用IPv6网络用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，由于IPv6允许扩充，可适应新技术、新应用的需求，因此，为了大规模使用无人职守的智能机械设备，保证安全操作，基于IPv6网络协议的远程控制系统显然更具优势。
技术实现思路
1、要解决的技术问题针对现有技术存在的远程机械臂操作不方便、操作效率低和远程网络不安全的问题，本技术目的在于提供一种基于IPv6网络的远程机械臂控制系统，它可以实现远程方便安全地操作机械臂，且效率高，延时低。2、技术方案为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种基于IPv6网络的远程机械臂控制系统，包括机械臂、上位机、下位机和LeapMotion传感器，机械臂包括设于底端的支撑台，支撑台上通过螺栓连接有支架，支架一侧连接有左舵机，且支架另一侧连接有右舵机，支架中间连接有大臂和小臂连杆，小臂连杆包括固定段、中间段和末段，固定段固定连接支架，中间段一端转动连接固定段，且中间段另一端转动连接末段一端，末段另一端转动连接有连接杆，连接杆转动连接有爪舵机，末段中间与大臂转动连接，大臂转动连接小臂，小臂通过连接杆连接爪舵机，爪舵机的下端连接有抓手，且爪舵机的前端连接有摄像头，摄像头内连接有蓝牙模块，摄像头通过蓝牙信号连接下位机，下位机与爪舵机电性连接，且下位机通过网络信号连接上位机，上位机电性连接LeapMotion传感器，通过LeapMotion传感器可以实时检测操作者手掌手指位置的变化，LeapMotion传感器将检测的操作者手掌手指位置变化信息传输至上位机，上位机用来将手势数据帧解算，然后通过网络传输至远处的下位机，下位机根据手势与机械臂动作的映射关系算法，将操作者的手势数据转化为机械臂舵机所需的驱动信号，并通过下位机输出PWM信号来驱动机械臂的舵机，机械臂中的支撑台用来固定支撑臂，同时为机械臂增加配重，使机械臂在操作时候更加稳定，大臂和小臂下端连接的支架起到稳定作用，三段式的小臂连杆使小臂操作更加灵活，大臂转动连接小臂连杆，对小臂起到支撑作用，舵机用来接收下位机发出的PWM信号同时来驱动机械臂操作，抓手用来操作动作，并通过摄像头采集操作实时画面，经下位机传输至上位机，便于操作者实时了解情况。优选地，下位机为STM3232位ARM微控制器，下位机嵌入连接在爪舵机内，利用微控制器且将微控制器嵌入连接在爪舵机内，实现精简结构的目的，且可以便利地将机械臂和下位机同时移动至所需操作位置，便于使用。优选地，蓝牙模块采用蓝牙2.0信号，增强信号传输的稳定性，减少操作失误和延时。优选地，下位机与上位机之间联络网络为IPv6网络信号，减少数据传输的延时，增强数据传输的安全性。3、有益效果与现有技术相比，本技术的优点在于：（1）通过LeapMotion传感器可以实时检测操作者手掌手指位置的变化，LeapMotion传感器将检测的操作者手掌手指位置变化信息传输至上位机，上位机用来将手势数据帧解算，然后通过网络传输至远处的下位机，下位机根据手势与机械臂动作的映射关系算法，将操作者的手势数据转化为机械臂舵机所需的驱动信号，并通过下位机输出PWM信号来驱动机械臂的舵机，机械臂中的支撑台用来固定支撑臂，同时为机械臂增加配重，使机械臂在操作时候更加稳定，大臂和小臂下端连接的支架起到稳定作用，三段式的小臂连杆使小臂操作更加灵活，大臂转动连接小臂连杆，对小臂起到支撑作用，舵机用来接收下位机发出的PWM信号同时来驱动机械臂操作，抓手用来操作动作，并通过摄像头采集操作实时画面，经下位机传输至上位机，便于操作者实时了解情况。（2）利用微控制器且将微控制器嵌入连接在爪舵机内，实现精简结构的目的，且可以便利地将机械臂和下位机同时移动至所需操作位置，便于使用。（3）增强信号传输的稳定性，减少操作失误和延时。（4）减少数据传输的延时，增强数据传输的安全性。附图说明图1为本技术的系统原理图；图2为本技术中的机械臂的结构示意图。图中：1机械臂、2上位机、3下位机、4LeapMotion传感器、5支撑台、6支架、7左舵机、8右舵机、9大臂、10小臂连杆、11固定段、12中间段、13末段、14抓手、15小臂、16连接杆、17爪舵机。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例：请参阅图1-2所示，一种基于IPv6网络的远程机械臂1控制系统，包括机械臂1、上位机2、下位机3和LeapMotion传感器4，机械臂1包括设于底端的支撑台5，支撑台5上通过螺栓连接有支架6，支架6一侧连接有左舵机7，且支架6另一侧连接有右舵机8，支架6中间连接有大臂9和小臂连杆10，小臂连杆10包括固定段11、中间段12和末段13，固定段11固定连接支架6，中间段12一端转动连接固定段11，且中间段12另一端转动连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于IPv6网络的远程机械臂控制系统，包括机械臂（1）、上位机（2）、下位机（3）和Leap Motion传感器（4），所述机械臂（1）包括设于底端的支撑台（5），所述支撑台（5）上通过螺栓连接有支架（6），所述支架（6）一侧连接有左舵机（7），且支架（6）另一侧连接有右舵机（8），其特征在于：所述支架（6）中间连接有大臂（9）和小臂连杆（10），所述小臂连杆（10）包括固定段（11）、中间段（12）和末段（13），所述固定段（11）固定连接支架（6），所述中间段（12）一端转动连接固定段（11），且中间段（12）另一端转动连接末段（13）一端，所述末段（13）另一端转动连接有连接杆（16），所述连接杆（16）转动连接有爪舵机（17），所述末段（13）中间与大臂（9）转动连接，所述大臂（9）转动连接小臂（15），所述小臂（15）通过连接杆（16）连接爪舵机（17），所述爪舵机（17）的下端连接有抓手（14），且爪舵机（17）的前端连接有摄像头，所述摄像头内连接有蓝牙模块，所述摄像头通过蓝牙信号连接下位机（3），所述下位机（3）与爪舵机（17）电性连接，且下位机（3）通过网络信号连接上位机（2），所述上位机（2）电性连接Leap Motion传感器（4）。...

【技术特征摘要】
1.一种基于IPv6网络的远程机械臂控制系统，包括机械臂（1）、上位机（2）、下位机（3）和LeapMotion传感器（4），所述机械臂（1）包括设于底端的支撑台（5），所述支撑台（5）上通过螺栓连接有支架（6），所述支架（6）一侧连接有左舵机（7），且支架（6）另一侧连接有右舵机（8），其特征在于：所述支架（6）中间连接有大臂（9）和小臂连杆（10），所述小臂连杆（10）包括固定段（11）、中间段（12）和末段（13），所述固定段（11）固定连接支架（6），所述中间段（12）一端转动连接固定段（11），且中间段（12）另一端转动连接末段（13）一端，所述末段（13）另一端转动连接有连接杆（16），所述连接杆（16）转动连接有爪舵机（17），所述末段（13）中间与大臂（9）转动连接，所述大臂（9）转动连接小臂（15），所述小臂（15）通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎石，程刚，张苡宁，杨楠，刘上力，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：新型
国别省市：甘肃,62