[实用新型]基于头部动作的目标物体自动夹持系统

说明书

技术领域

本实用新型属于辅助机器人技术领域，具体涉及一种基于头部动作信息的目标物体夹持系统。

背景技术

随着人们生活水平在不断提高，平均寿命也在不断提高，但是身体的衰老依然在继续没有停止。丧失了四肢行动能力的人越来越多。这些人一旦丧失了四肢运动能力一般就困在了家中，无法出行，甚至无法正常生活，如何帮助这些人进行正常的生活成为一个很大的问题。

传统的解决方法是在医院有专人照顾，或者使用轮椅代替双足进行行走。但是这两种解决方法都出现了各种各样的问题，在医院中专人照顾成本高，效率低，对于没有生命危险的人没有必要，极度限制了病人的自由；使用轮椅代步成本较低，但是也需要有专人推动轮椅使病人出行，如果只有轮椅，病人甚至无法完成取拿物品这样简单的生活必须的动作。而人们对自由活动的需求正在不断提高，对独立完成简单工作的要求逐步提高，普通的辅助方法已经无法辅助人类完成这些，于是出现了辅助残障人类用智能机械装置，比如荷兰科学家研究的“火焰”机器人可以辅助人类行走；上海理工大学生物力学与康复工程研究所研究并申请了专利的重残患者居家及医疗环境无障碍系统，可以实现重度残疾患者能语音实现对门、灯、窗帘、家电/紧急呼叫等主要居家及医疗环境控制需求的系统；西安众泰医疗器械有限公司研发的电动护理床可以帮助病人实现翻身等动作；有机械装置甚至能够辅助残障人类开车（需要上肢可以活动），但都不具有辅助人类取拿物品的作用，而取拿物品是生活中很平常的活动。

常见的辅助四肢障碍人士的方法如下：

1.基于语音交互的人机接口。语音交互是一种自然的交流方式。利用口令识别和语音合成技术，来实现使用者和机械的语音对话以及对机械的控制。西班牙的SIAMO，中科院自动化所得多模态交互智能轮椅，上海交通大学的升空轮椅等机械采用的均是语音交互的人机接口。但目前的语音交互技术有一定的缺陷，即无法准确的识别人类的命令。人类的发音不同，环境的噪音不同会使这种方法变得失去效果。

2.基于生物信号的人际互动。目前包括利用检测肌动电流（EMG）、脑动电流（EEG）以及眼动电流（EOG）来判断使用者的行驶意图，进而控制机械的运动。如Inkuk Moon（因库克穆恩）等人利用探测位于颈部两侧的肩胛提肌的肌动电流捕捉使用着肩膀的动作，来控制轮椅的前进左转，右转运动。但这种方法的缺点是成本太高，无法适用于一般家庭。

3.基于摄像技术的头部运动识别，此种识别使得机械变得简单，但是同样的成本变得非常高昂，无法适合一般民众的使用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种通过头部运动信息来控制机械手对目标物体进行夹持的系统，解决四肢障碍病人的生活困难，并降低制作成本和使用风险，实现只用头部运动就可以控制机械手实现目标物体夹持的功能。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

一种基于头部动作的目标物体自动夹持系统，主要包括有机械手本体与控制模块；

所述的机械手本体包括有支座模块、动力模块、手臂模块和夹持模块；

所述的动力模块和手臂模块固定在支座模块上，夹持模块安装于手臂模块的端部，动力模块驱动手臂模块进行旋转，夹持模块用于夹持目标物体；

所述的支座模块由底座部分1和脚轮支架2组成，脚轮支架2固定在底座部分1的上表面，脚轮支架2的上端用于安装手臂模块；

所述的动力模块由同步轮A3、同步轮B4、同步带5和电机6组成；所述的电机6通过同步轮B4和同步带5带动同步轮A3旋转，脚轮支架2安装在同步轮A3上，跟随同步轮A3一起旋转，从而实现手臂模块和夹持模块的旋转；

所述的手臂模块由大臂7和小臂15组成，其中大臂7的一个端部与脚轮支架2上的铰接孔铰接，大臂7的另一端与小臂15的一个端部铰接，夹持模块固定在小臂15的另一个端部上；

所述的手臂模块的大臂7由微动电动推杆A8驱动，实现旋转运动，所述的手臂模块的小臂15由微动电动推杆B9驱动，实现旋转运动；

在大臂7和脚轮支架2的铰接处安装有码盘A14，在大臂7和小臂15的铰接处安装有码盘B13，从而实现大臂7和小臂15转动角度的测量；