[发明专利]融入智能终端的航天器机械臂人机交互系统

说明书

技术领域

本发明属于机械臂的控制技术领域，具体来说，本发明涉及一种利用智能手机、手表等智能终端实现人与机械臂便捷交互的方法。

背景技术

“航天器机械臂柔性随动控制方法”(专利公开号：CN103640022A)公开了一种航天器机械臂柔性随动控制方法，通过直接用人手作用于安装在机械臂末端的负载，控制系统根据人手的施力情况，采用一定的控制算法控制机械臂产生动作，使其末端随人手运动，采用这种方法产生的理想效果是机械臂末端负载按照操作者的意图跟随人手运动，近似相当于人对悬浮在空中的物体进行操作,这样人可以按照日常形成的操作物体的习惯，对机械臂末端负载直观地进行位姿调整。

在“航天器机械臂柔性随动控制方法”的实际应用中，需要根据使用工况的不同切换不同的控制策略，如当仅希望被操作物体平移而不旋转时，需要切换控制系统到“平移”的控制策略，当仅希望被操作物体旋转而不移动时，需要切换控制系统到“旋转”的控制策略，根据实际工况需求，有若干种不同的控制策略，在使用中需要频繁切换。此外，在实际应用中，操作人员需要实时监视力传感器数据、机器人运动参数，以便及时做出操控判断。

通常，机械臂的控制系统体积、重量大，便携性较差，往往固定放置在某处，在人操控机械臂运动过程中，不便于进行“控制策略切换”与“参数监视”，希望可以借助触控式、便携的或可穿戴的智能终端实现“控制策略切换”与“参数监视”两项功能。这样可以将智能终端固定在机器人末端或穿戴在操作者身上，操作者可以实时便捷的监视系统各项参数，并进行“控制策略切换”等操作。

发明内容

本发明基于“航天器机械臂柔性随动控制方法”(专利公开号：CN103640022A)，提出一种融入智能终端的航天器机械臂人机交互方法，采用这种方法，操作者可以使用触控式、便携的或可穿戴的智能终端实现对机械臂系统“控制策略切换”与“参数监视”，与柔性随动控制方法相结合，实现便捷的人机交互。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种融入智能终端的航天器机械臂人机交互系统，包括控制模块和智能终端模块：

其中控制模块包括：

a)无线通信模块1：与智能终端的无线通信模块2建立连接，并周期性的交换数据，在一个通信周期内，将机械臂及其上传感器主要参数发送给智能终端，并接收智能终端发送来的控制模式代号；

b)控制策略确定模块：根据接收到的控制模式代号及系统参数状态确定当前对机械臂系统的控制策略；

c)机械臂监控模块：读取机械臂的当前状态信息及传感器数据，并向机械臂发送运动控制指令。

智能终端模块包括：

a)无线通信模块2：与控制模块的无线通信模块1建立连接，并周期性的交换数据，在一个通信周期内，智能终端将控制模式代号发送给机械臂控制系统，并接收机械臂控制系统发来的机械臂及其上传感器主要参数；

b)人机交互模块：在智能终端触控屏幕显示模式设定控件与参数显示控件，模式设定控件用于在操作者点击时做出响应，参数显示控件用于显示机械臂控制系统发来的机械臂及其上传感器主要参数；

c)模式设定控件响应模块：在操作者点击模式设定控件时，根据不同控制 模式对应的控件，生成相应的控制模式代码；

d)参数处理显示模块：对机械臂控制系统发来的机械臂及其上传感器主要参数，进行处理，并显示在对应的参数显示控件上。

与已有方法相比，本发明提出的方法能够在操作者与机械臂进行交互操作过程中，使操作者可以便捷对地机械臂系统进行“控制策略切换”与“参数监视”，使人机交互过程更为高效简单。

附图说明

图1为本发明实施方式的机械臂人机交互系统组成示意图。

图2为本发明实施方式的智能终端触控界面组成示意图。

图3为本发明实施方式的软件模块组成示意图。

其中，1－机械臂、2－机械臂控制器、3－智能终端、4－操作者、5－模式选择区、6－参数显示区。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

实施中所需软件模块组成如图3所示，机器人控制系统部分的软件模块为：