[发明专利]基于双目视觉的人机交互式机械手控制系统和控制方法

摘要

本发明公开了一种基于双目视觉的人机交互式机械手控制系统和控制方法，它由以下四部分组成：实时图像采集装置、激光引导装置、可编程的控制器以及驱动装置；所述的可编程控制器由双目立体视觉模块、三维坐标系变换模块、逆向反解机械手关节角模块和控制模块组成。采用提取实时图像采集装置双目图像中的色彩特征作为控制机械手的信号源，通过双目立体视觉系统和三维坐标系转换计算得出视野实时图像中红色特征激光点的三维信息，来控制机械手进行人机交互式的跟踪目标的操作。本发明可非常有效地对运动中的目标物体进行实时跟踪抓取，应用领域十分宽广，如智能上假肢、排爆机器人、助老助残机械手等等。

主权项

一种基于双目视觉的人机交互式机械手控制系统，其特征在于，它由以下四部分组成：实时图像采集装置、激光引导装置、可编程的控制器以及驱动装置；其中：所述的实时图像采集装置由两个无线摄像机装置或USB摄像头组成；所述的激光定位装置是由一个佩戴架和设在佩戴架上的迷你型激光器构成；所述的可编程控制器由双目立体视觉模块、三维坐标系变换模块、逆向反解机械手关节角模块和控制模块组成；其中：双目立体视觉模块用于对激光器打在无线摄像机装置视野的红色激光点进行检测识别和定位；三维坐标系变换模块用于将双目立体视觉系统模块测得的摄像机光心坐标系与激光点坐标系之间的关系换算成机械手始端的基础坐标系与目标激光点世界坐标系之间的关系；逆向反解假肢关节角模块是一个已训练好的人工神经网络模型，其主要作用是，当机械手系统获得随机工作目标在基础坐标系的三维空间坐标值后,将该三个坐标值和某种欠定义的代偿姿态描述作为网络模型的输入,以此来快速、并行地得到机械手各关节的某种可行的求解值；控制模块用于发出跟踪指令、抓取目标指令、松开目标指令、手部抬升指令、手部下降指令、示教目标指令和停止指令；所述的驱动装置包括驱动器和驱动机械手的电机；当驱动器接收到控制模块发送来的动作指令时，会即刻驱动相应的电机运转，来对机械手各个关节角进行调控，最终完成对机械手的控制。